MINISTERUL EDUCATIEI NATIONALE
UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTI
Facultatea de HIDROTEHNICA
Departamentul de Inginerie Hidrotehnica
Ing. Mihail-Adrian Munteanu
REABILITAREA RETELELOR DE
CANALIZARE PRIN CAPTUSIRE
INTERIOARA
- TEZA DE DOCTORAT -
Conducator de doctorat
Prof.dr.ing. Gabriel RACOVITEANU
- Bucuresti, 2014 -
Bibliografie
2
CUPRINS
1 Introducere ............................................................................................................... 9
2 Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare ............................ 12
2.1 Notiuni de hidraulica pentru retele de canalizare ........................................... 12
2.1.1 Calculul hidraulic al canalelor ................................................................... 13
2.1.2 Calculul deversoarelor ............................................................................... 31
2.2 Cantitati de apa evacuate in retelele de canalizare ......................................... 41
2.2.1 Calculul debitelor de ape uzate menajere .................................................. 42
2.2.2 Determinarea debitului de calcul al apelor meteorice ............................... 43
2.2.3 Metode de evaluare a debitelor din ape meteorice .................................... 49
2.2.4 Metoda aplicata in România ...................................................................... 58
2.3 Elemente impuse in dimensionarea hidraulica ............................................... 62
3 Elemente de calcul de rezistenta a canalelor ......................................................... 65
3.1 Calculul static si de rezistenta al canalelor ..................................................... 65
3.1.1 Sarcini fundamentale ................................................................................. 65
3.1.2 Sarcini accidentale ..................................................................................... 75
3.1.3 Calculul static al sectiunilor ...................................................................... 75
3.2 Calculul conductelor pentru impingerea cu scut ............................................ 76
3.2.1 Incarcare perpendiculara pe axa conductei ............................................... 78
3.2.2 Incarcarile date de pamant ......................................................................... 79
3.2.3 Incarcare pe directia axei conductei .......................................................... 80
3.2.4 Rezistenta la penetrare............................................................................... 81
3.2.5 Calculul fortei suport sau a rezistentei de suprafata.................................. 84
3.2.6 Calculul conductelor instalate prin batere ................................................. 85
3.2.7 Calculul conductelor instalate prin metoda de dislocare a pămantului ..... 87
3.3 Comportarea retelelor de canalizare ............................................................... 88
3.3.1 Comportarea retelelor de canalizare la actiunile din exploatarea normala88
3.3.2 Comportarea structurilor ingropate la actiunea seismica .......................... 90
4 Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate ....................... 94
Bibliografie
3
4.1 Aspecte generale ale agresivitatii apei asupra betonului ................................ 94
4.2 Efectul pH-ului asupra betonului ................................................................... 96
4.3 Agresivitatea sulfatica .................................................................................... 98
4.4 Agresivitate magneziana .............................................................................. 100
4.5 Coroziunea cauzata de apa uzata industriala ................................................ 100
4.5.1 Consideratii privind agresivitatea unor reziduri industriale .................... 101
4.5.2 Degradarea betonului in contact cu apele uzate datorita hidrogenului
sulfurat ................................................................................................................. 101
4.5.3 Coroziunea biochimica ............................................................................ 122
4.6 Ape admise in reteaua de canalizare ............................................................ 123
4.6.1 Calitatea apelor descarcate in retelele de canalizare ............................... 123
4.6.2 Recomandari pentru calcul tarifelor suplimentare pentru nerespectarea
conditiilor de descarcare a apelor uzate in reteaua de canalizare ....................... 126
5 Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare ............................... 134
5.1 Umplerea golurilor prin injectii la interior si exterior .................................. 136
5.2 Reparatii localizate – re-formarea conductei ............................................... 137
5.3 Camasuirea conductei ................................................................................... 137
5.4 Inlocuirea conductei ..................................................................................... 142
5.5 Excavarea si inlocuirea conductei ................................................................ 143
5.5.1 Sprijinirea transeelor ............................................................................... 145
5.5.2 Epuismente .............................................................................................. 146
5.5.3 Montarea tuburilor si executarea caminelor ............................................ 147
5.5.4 Executarea umpluturilor .......................................................................... 147
5.6 Executia canalizarilor fara transee deschisa ................................................. 148
5.7 Tehnologia de executie prin impingere cu scut ............................................ 151
5.7.1 Injectare in regiunea capului de foraj ..................................................... 155
5.7.2 Injectie prin duze de injectare a coloanelor de tubaj inaccesibile omului
prin metoda de impingere in doua faze ............................................................... 158
5.7.3 Injectie manuala prin duzele de injectare in coloane de tubaj accesibile
omului …………………………………………………………………………158
5.7.4 Injectie automata prin duzele de injectare intr-o coloana de tubaj ........ 159
Bibliografie
4
5.7.5 Impingere cu scut in linie curba .............................................................. 164
5.7.6 Conducte si imbinari pentru impingerea cu scut ..................................... 171
6 Reabilitarea canalizarilor prin metoda camasuirii interioare - Studiu de caz ..... 179
6.1 Criterii privind alegerea metodei de reabilitare ............................................ 179
6.1.1 Alegerea metodei de reabilitare pe baza conditiilor existente ale conductei
…………………………………………………………………………181
6.1.2 Alegerea metodei de reabilitare pe baza conditiilor specifice ale
amplasamentului si ale proiectului ...................................................................... 182
6.1.3 Alegerea metodei de reabilitare in 6 pasi ................................................ 182
6.1.4 Consideratii generale la proiectarea lucrarilor de reabilitare fara sapatura
…………………………………………………………………………190
6.2 Metodologia utilizata pentru executarea lucrarilor de reabilitare prin
camasuire interioara a conductei de evacuare SE Focsani ..................................... 192
6.2.1 Analiza economico-financiara pentru selectarea metodei de reabilitare 194
6.2.2 Procedeul selectat pentru implementare .................................................. 198
6.2.3 Domenii de aplicare ................................................................................. 198
6.3 Desfasurarea procesului de lucru.................................................................. 199
6.3.1 Lucrari pregatitoare pentru conducta ...................................................... 199
6.3.2 Pregatirea adezivului poliesteric si tubului flexibil ................................. 202
6.3.3 Montarea tubului flexibil in interiorul conductei vechi prin procedeul de
camasuire interioara ............................................................................................ 203
6.3.4 Lucrari finale ........................................................................................... 204
6.3.5 Durata lucrarilor ...................................................................................... 205
6.3.6 Materiale utilizate .................................................................................... 205
6.3.7 Proprietati ale conductei reabilitate ...................................................... 207
6.4 Implementarea metodologiei la colectorul de evacuare a SE Focsani ......... 208
6.5 Avantajele aplicarii metodei ......................................................................... 215
7 Concluzii .............................................................................................................. 216
7.1 Continutul lucrarii......................................................................................... 216
7.2 Elemente originale ale lucrarii...................................................................... 222
7.3 Dezvoltari viitoare ........................................................................................ 223
Bibliografie
5
Bibliografie ................................................................................................................. 225
LISTA DE TABELE Tabel 2.1. Expresii pentru calculul infiltratiei [6]. ...................................................................................... 45 Tabel 2.2. Valorile coeficientilor de scurgere, in functie de natura suprafetei de canalizare [7] .............. 46 Tabel 2.3. Coeficienti medii de scurgere [8]. ............................................................................................ 47 Tabel 2.4. Asigurarile de calcul in functie de clasa de importanta. .......................................................... 59 Tabel 2.5. Frecventa normata a precipitatilor in functie de clasa de importanta. .................................... 59 Tabel 2.6. Timpul de concentrare superficiala functie de panta terenului ................................................ 61 Tabel 2.7. Gradul de umplere in functie de inaltimea canalului. .............................................................. 63 Tabel 2.8. Valoarea pantei colectorului pentru a realiza viteza de autocuratire. ..................................... 63 Tabel 3.1. Natura corespunzatoare curbelor prezentate, pentru determinarea coeficientului C1 ............ 67 Tabel 3.2. Greutatea specifica a pamanturilor si valoarea α. ................................................................... 69 Tabel 3.3. Valorile coeficientului K pentru terenuri acvifere. .................................................................... 70 Tabel 3.4. Fortele minime pentru dimensionarea incarcarii perpendiculare pe axa conductei, conform
ATV-A-161E [16]. ...................................................................................................................................... 79 Tabel 3.5. Sumar al rezistentei de penetrare (PE) in functie de tipul masinii de microtunelare [16] ....... 82 Tabel 3.6. Faze ale modelului de calcul numeric. .................................................................................... 87 Tabel 4.1. Tipuri de agresivitate in functie de agentii agresivi (DIN 4030). ............................................ 100 Tabel 4.2. Caracteristici chimice ale cimentului C1 - determinari de repetabilitate [24]. ....................... 105 Tabel 4.3. Caracteristici chimice ale cimentului C2 - determinari de repetabilitate [24]. ....................... 106 Tabel 4.4. Caracteristici fizice ale cimentului C1- determinari de repetabilitate [24]. ............................ 108 Tabel 4.5. Caracteristici fizice ale cimentului C2- determinari de repetabilitate [24]. ............................ 109 Tabel 4.6. Caracteristici mecanice ale cimentului C1- determinari de repetabilitate [24]. ..................... 110 Tabel 4.7. Caracteristici mecanice ale cimentului C2- determinari de repetabilitate [24]. ..................... 111 Tabel 4.8. Conditii tehnice de calitate pentru nisipul utilizat. .................................................................. 112 Tabel 4.9. Caracteristici de calitate pentru apa uzata deversata in sectiunea NOVATEX-VINALCOOL.
................................................................................................................................................................. 114 Tabel 4.10. Caracteristici de calitate pentru apa uzata deversata in sectiunea ALPROM. ................... 116 Tabel 4.11. Caracteristici de calitate pentru apa uzata in sectiunea PECO – LUKOIL – GYPSTAR. ... 118 Tabel 4.12. Caracteristici de calitate pentru apa uzata in sectiunea Statie pompare intermediara. ...... 118 Tabel 4.13. Caracteristici de calitate pentru apa uzata deversata in sectiunea ROLAST. .................... 118 Tabel 4.14. Caracteristici de calitate pentru apa uzata deversata in sectiunea ARGESANA. .............. 119 Tabel 4.15. Clasificarea tipurilor de agresivitate (STAS 3349/1 – 83. Betoane de ciment. Prescriptii
pentru stabilirea gradului de agresivitate a apei). ................................................................................... 119 Tabel 4.16. Conditii de calitate a apelor uzate la introducerea in reteaua publica de canalizare [22]. .. 124 Tabel 4.17. Caracteristici ape uzate epurate evacuate in receptori naturali [23]. .................................. 125 Tabel 4.18. Factorul de multiplicare conform fiecarui indicator [25]. ..................................................... 129 Tabel 4.19. Coeficientul f functie de procentul de neconformitate [25]. ................................................ 131 Tabel 5.1. Latimea transeelor pentru canale circulare [13]. ................................................................... 144 Tabel 5.2. Tehnici de instalare a conductelor fara transee deschisa [17]. ............................................. 150 Tabel 5.3. Dimensiunile si masele admisibile ale vehiculelor si a combinatiilor de vehicule [17], [41]. . 153 Tabel 5.4. Frecarea superficiala pentru diferite tipuri de pamant atunci cand se utilizeaza polimerii ca
mediu de suport si lubrifiere. ................................................................................................................... 164 Tabel 5.5. Distante recomandate functie de diametrul nominal si frecarea superficiala medie de 1.5
kN/m2 utilizand SS MOLE [41]. ............................................................................................................... 165
Bibliografie
6
Tabel 5.6. METODA ULTIMATE – Raze de curbura posibile [m] functie de diametrul nominal al
conductelor, lungime si imbinari [41]. ..................................................................................................... 170 Tabel 5.7. Alegerea materialelor conductelor [41]. ................................................................................. 173 Tabel 5.8. Metode pentru instalarea conductelor in functie de material. ............................................... 174 Tabel 5.9. Tolerante permise pentru diametrele interioare ale conductelor pentru canalizare. ............. 176 Tabel 5.10. Tolerante permise pentru diametrele interioare ale conductelor pentru alimentare cu apa.
................................................................................................................................................................. 176 Tabel 5.11. Liniaritatea conductelor pentru impingere cu scut: deviatia permisa de la liniaritate
independenta de material. ....................................................................................................................... 176 Tabel 5.12. Deviatii permise ale rectangularitatii suprafetei fata de materialul conductei si dimensiunea
nominala de baza [13]. ............................................................................................................................ 177 Tabel 5.13. Tolerantele permise pentru lungimi, fata de dimensiunea nominala a conductei [41]. ....... 177 Tabel 6.1. Alegerea metodei de reabilitare in 6 pasi [48]. ...................................................................... 183 Tabel 6.2. Date si informatii de baza despre conducte, colectate in perioada de planificare initiala. ... 184 Tabel 6.3. Domenii de aplicare pentru diferite metode de reabilitare [48]. ............................................ 186 Tabel 6.4. Restrictii impuse de diferite metode de reabilitare [48]. ........................................................ 187 Tabel 6.5. Indicatori de cost si experienta ceruta pentru diferite metode de reabilitare [48]. ................ 188 Tabel 6.6. Costuri de investitie si operare ale optiunilor analizate. ........................................................ 197 Tabel 6.7. Valoare neta actualizata (perioada de operare 20 ani) pentru optiunile analizate. .............. 197 Tabel 6.8. Recomandari de aplicare a metodei de camasuire interioara [62]. ...................................... 198 Tabel 6.9. Masuri pentru calibrarea conductelor la situatia proiectata initial [62]. ................................. 201 Tabel 6.10. Caracteristici generale tuburi flexibile pentru canalizare [62].............................................. 205
LISTA DE FIGURI Figura 2.1. Miscarea uniforma. ................................................................................................................ 12 Figura 2.2. Miscarea uniforma gradual variata. ....................................................................................... 13 Figura 2.3. Diagramele de calcul pentru canale cu sectiuni circulare [2], [3]. ......................................... 14 Figura 2.4. Diagramele de calcul pentru canale cu sectiuni ovoidala [2], [3]. ......................................... 14 Figura 2.5. MIscarea uniforma cu suprafata libera: a–profil in lungul curgerii; b–profil transversal. ....... 16 Figura 2.6. Energia specifica a sectiunii [3]. ............................................................................................ 17 Figura 2.7. Miscare gradual variata cu adancimi descrescatoare. ........................................................... 20 Figura 2.8. Miscare gradual variata cu adancimi crescatoare. ................................................................ 20 Figura 2.9. Curba suprafetei libere la racordarea unui canal lent cu un canal rapid [1]. ......................... 22 Figura 2.10. Calculul cotelor suprafetei libere. ........................................................................................ 23 Figura 2.11. Elementele saltului hidraulic [3]. ........................................................................................... 26 Figura 2.12. Functia saltului hidraulic: a - sectiune transversala la intrarea in salt; b - schema de calcul; c
– sectiune transversala la iesirea din salt; d – graficul functiei saltului. ................................................... 27 Figura 2.13. Miscarea rapid variata. Treapta ridicatoare [1]. .................................................................... 29 Figura 2.14. Miscarea rapid variata. Treapta coboratoare [1]. ................................................................. 31 Figura 2.15. Deversor cu perete subtire si muchie ascutita: a – lama aerata; b – lama neaerata [2]. ..... 32 Figura 2.16. Deversor triunghiular. ............................................................................................................ 34 Figura 2.17. Deversor lateral. .................................................................................................................... 35 Figura 2.18. Forme de curgere in zona deversorului lateral [1]. ............................................................... 36 Figura 2.19. Schema de calcul pentru deversorul lateral. ........................................................................ 38 Figura 2.20. Principalele elemente de bilant hidric [6]. ............................................................................. 44 Figura 2.21. Decuparea unui bazin in n sectoare. .................................................................................... 49 Figura 2.22. Hietograma unitara a sectrului Aj.......................................................................................... 50 Figura 2.23. Hietograma si hidrograma corespondente (intensitati constante). ....................................... 51 Figura 2.24. Hidrograma si hietograma corespondente (intensitati variabile). ......................................... 52
Bibliografie
7
Figura 2.25. Curbe de intensitate a ploilor de egala frecventa ................................................................. 60 Figura 3.1. Tipuri de transee. ................................................................................................................... 66 Figura 3.2. Diagrama pentru determinarea coeficientului C. ................................................................... 66 Figura 3.3. Diagrama pentru determinarea coeficientului C1. .................................................................. 67 Figura 3.4. Canal asezat la adancime mai mica decat diametrul exterior. .............................................. 68 Figura 3.5. Presiunea exterioara a apei. .................................................................................................. 69 Figura 3.6. Presiunea interioara a apei – canalul umplut partial cu apa. ................................................ 70 Figura 3.7. Canal functionand sub presiune – presiunea interioara. ....................................................... 71 Figura 3.8. Presiunea verticala asupra canalelor datorata suprasarcinilor – canal cu partea superioara a
crestei situata la o adancime mai mica decat latimea proiectiei orizontale a sectiunii transversale a
canalului [15]. ............................................................................................................................................ 72 Figura 3.9. Presiunea verticala asupra canalelor datorata suprasarcinilor – canal cu partea superioara a
crestei situata la o adancime mai mare decat latimea proiectiei orizontale a sectiunii transversale a
canalului [15]. ............................................................................................................................................ 73 Figura 3.10. Diagrama pentru determinarea coeficientului C2 pentru calculul canalelor situate sub cai de
comunicatie pentru convoaiele de calcul. ................................................................................................. 74 Figura 3.11. Tipuri de rezemare a canalelor – a) axiala; b) poligonale; c) orizontala. ............................ 75 Figura 3.12. Rezistenta la penetrare si forta de frecare. ......................................................................... 80 Figura 3.13. Combinarea intre rezistenta de penetrare pentru scuturi cu suport mecanic si/sau excavare
totala a suprafetei [16]. .............................................................................................................................. 83 Figura 3.14. Rezistenta de penetrare calculata functie diametrul masinii-scut [16]. ............................... 84 Figura 3.15. Deformarea suprafetei determinata de forta suport [16]. .................................................... 85 Figura 3.16. Forma inelului de taiere. ...................................................................................................... 86 Figura 4.1. Distributia granulometrica a cimentului C1 [24]. ................................................................... 107 Figura 4.2. Distributia granulometrica a cimentului C2 [24]. ................................................................... 107 Figura 4.3. Evolutia concentratiei de sulfati pentru apa uzata in sectiunea Novatex [24]. ..................... 115 Figura 4.4. Variatia pH-ului in perioada experimentarilor in sectiunea Novatex [24]. ............................ 115 Figura 4.5. Evolutia concentratiei de magneziu pentru apa uzata in sectiunea Novatex [24]................ 116 Figura 4.6. Evolutia concentratiei de sulfati pentru apa uzata in sectiunea Alprom in perioada
experimentului [24]. ................................................................................................................................. 117 Figura 4.7. Evolutia pH-ului pentru apa uzata in sectiunea Alprom in perioada experimentului [24]. .... 117 Figura 4.8. Evolutia concentratiei de amoniu pentru apa uzata in sectiunea Alprom in perioada
experimentului [24]. ................................................................................................................................. 118 Figura 5.1. Reabilitare prin injectare in interiorul conductei. .................................................................. 136 Figura 5.2. Reabilitare prin metoda „CIPP”. ........................................................................................... 138 Figura 5.3. Schema metodei de reabilitare prin metoda „CIPP”. ............................................................ 139 Figura 5.4. Schema metodei de reabilitare „spiral lining”. ...................................................................... 141 Figura 5.5. Schema metodei de reabilitare „pipe eating”. ....................................................................... 142 Figura 5.6. Schema metodei de reabilitare „pipe bursting”. .................................................................... 143 Figura 5.7. Transee conducta. ................................................................................................................ 144 Figura 5.8. Transportul conductelor pentru impingere (DN/ID 3200 si DN/ID 4100, lungime de 3.00 m,
greutate 35 t) pe un autovehicul special [17], [39]. ................................................................................. 152 Figura 5.9. Metoda de impingere cu scut – schita de principiu [41]. ...................................................... 155 Figura 5.10. Lubrifierea coloanei de tubaj in METODA ULTIMATE; a) Injectie de lubrifiant si mediu
support in capul de sapare in sensul unei distributii inelare; b) Cap dublu de sapare. ......................... 156 Figura 5.11. Efectul lubrifierii la o supralargire de 120 mm .................................................................... 157 Figura 5.12. Reducerea dimensiunii bresei inelare ca urmare a lubrifierii coloanei de tubaj [41]. ......... 157 Figura 5.13. Lubrifierea manuala a coloanei de tubaj pe toata circumferinta conductei [41]. ................ 159 Figura 5.14. Sistemul de lubrifiere automata HERRENKNECHT [41]. ................................................... 160 Figura 5.15. Sistemul de lubrifiere T.B.K. [41]. ....................................................................................... 161
Bibliografie
8
Figura 5.16. Sistemul de lubrifiere T.B.K. [41]. ....................................................................................... 163 Figura 5.17. Raze de curbura recomandate functie de diametrul si lungimea conductelor din beton
armat [41]. ............................................................................................................................................... 165 Figura 5.18. Curbe „S” din conducte cu diametrul DN/ID 800, cu raza de 85 m (a) si 50 m (b) [41]. .... 167 Figura 5.19. Metoda SS MOLE- Sectiune longitudinala [41]. ................................................................. 168 Figura 5.20. Conducte tip Standard E cu articulatii de tip W (fanta s2≤35 mm) [41]. ............................ 168 Figura 5.21. Metoda SS MOLE- Organizare santier [41]. ....................................................................... 169 Figura 5.22. METODA ULTIMATE - Pozitia forezei si a cilindrilor de ghidaj [41]. .................................. 170 Figura 5.23. METODA ULTIMATE - Conducte imbinate cu articulatie [41]. .......................................... 171 Figura 5.24. Materiale pentru conductele utilizate in metoda de impingere cu scut [41]. ...................... 173 Figura 5.25. Masurarea rectangularitatii sectiunii [13]. ........................................................................... 178 Figura 6.1. Echipament video de inspectie conducte [62]. ..................................................................... 200 Figura 6.2. Dispozitiv cu cilindri pentru distributia uniforma a rasinii in tubul flexibil [62]. ...................... 202 Figura 6.3. Introducerea tubului flexibil in conducta cu inversarea tubului flexibil [62]........................... 203 Figura 6.4. Schema de montaj a tubului flexibil in interiorul conductei [62]............................................ 204 Figura 6.5. Blind-uri pentru izolarea tronsonului ce se reabiliteaza [62]. ................................................ 208 Figura 6.6 Echipament utilizat pentru realizarea by-pass-ului [62]. ........................................................ 209 Figura 6.7. Autospeciala utilizata pentru curatire [62]. ............................................................................ 211 Figura 6.8. Operatiunea de curatire camin [62]. ..................................................................................... 211 Figura 6.9. Camera video pentru inspectie [62]. ..................................................................................... 211 Figura 6.10. Montare liner [62]. ............................................................................................................... 213 Figura 6.11. Imagini de la inspectia finala a colectorului reabilitat [62]. ................................................. 214
Capitolul 1. Introducere
9
1 Introducere
Problemele retelelor edilitare urbane nu sunt presante numai in Romania, ele
constituie factor de analiza tehnico-stiintifica si manageriala la nivel mondial si
estimarile arata ca o solutie globala nu se intrevede, foarte probabil ca solutiile
particulare adaptate conditiilor locale vor fi cele viabile.
Orice subiect care se refera la retele edilitare urbane este in acelasi timp
obiectiv, complex si cu grad de dificultate ridicat deoarece retelele urbane:
reprezinta interfata cu utilizatorii, acestia fiind cei care judeca performanta;
fac parte din ansamblul urban si sunt dependente de toate celelalte functiuni
urbanistice;
se dezvolta odata cu centrele urbane si poarta amprenta cunostintelor si
tehnicilor momentului; acest element conduce la dificultati suplimentare in
exploatarea si intretinerea pe termen lung a sistemelor.
In Romania, necesarul de retele care sa asigure serviciul public de alimentare
cu apa potabila si colectare a apelor uzate este foarte mare, de aceea orice abordare
tehnica in directiile cunoasterii retelelor este necesara obiectiv daca aduce si date si
elemente suplimentare de cunoastere.
Intreaga legislatie, atat cea a U.E. cat si cea romaneasca pune in evidenta
necesitatea:
asigurarii apei potabile prin sisteme publice controlate;
asigurarea colectarii apelor uzate pentru eliminarea principalului factor de
risc privind sanatatea umana.
Tehnica actuala ofera o mare varietate de materiale si mijloace de protectie
pentru conductele care alcatuiesc retelele subterane pozate in centre urbane.
Decizia privind alegerea unui anumit material, mijloc de protectie sau metoda
de reabilitare trebuie sa se bazeze pe un studiu pertinent al costurilor fata de
performantele scontate, urmarind obtinerea unui raport optim cost/performante.
Privind aceste aspecte, se considera util ca analizele tehnico-economice de alegere a
materialelor sa se bazeze pe evaluarea unor criterii de performanta.
Se considera relevante urmatoarele caracteristici, analizate independent sau in
combinatie:
- caracteristici si proprietati fizico-mecanice
- caracteristici constructiv-dimensionale
Capitolul 1. Introducere
10
- rezistenta structurala
- procedee de imbinare
- cerinte pentru instalare
- cerinte pentru intretinere si reparatii
- durata de viata si siguranta in exploatare
- satisfacerea cerintelor igienico-sanitare
- costul produsului.
Dezvoltarea accelerata din ultimele doua decenii a materialelor pentru conducte
si sistemelor de conducte pentru transportul fluidelor face din alegerea lor o problema
complexa.
Utilizatorii se confrunta cu o gama vasta de optiuni si implicit cu o multitudine
de argumente si contra-argumente pentru variatele alternative ale beneficiarilor si
respectiv concurentei.
Determinata de necesitatea de a asigura finantarea unor noi investitii in
infrastructura, alegerea materialelor trebuie sa se faca sistematic pe baza atat a unor
criterii tehnice cat si a unor analiza economice corespuzatoare.
Materialele conductelor pentru transportul si distributia fluidelor pot fi
clasificate, in general, in trei tipuri generice: de tip ciment, metalic sau plastic. In
aceste categorii sunt disponibile o gama larga de materiale pentru conductele sub
presiune si astfel de materiale sunt indicate in proportii diferite in toate tarile lumii.
Fiecare din aceste materiale are propriile sale avantaje tehnice, dar poate avea,
de asemenea, limitele tehnice si/sau economice. Tocmai aceste limite conduc la
dezvoltarea de noi materiale si tehnici in domeniul conductelor (ex. instalarea
conductelor fara sapatura).
In special problemele coroziunii si scaderii rezistentelor mecanice in timp
rezultate din experienta de pana acum au stimulat cautarea continua a unor materiale
cu caracteristici tehnice mai bune, care sa fie totodata acceptabile din punct de vedere
economic.
Durabilitatea scontata a sistemului poate influenta limitele utilizarii stabilite
pentru materiale speciale.
In tarile dezvoltate stabilitatea sistemului pe termen lung si intretinerea minima
reprezinta adesea scopuri in sine. Politica economica pe termen scurt si necesitatea
urgenta a unei infrastructuri de baza pot fi in tarile in curs de dezvoltare, factori cu
mult mai semnificativi.
Capitolul 1. Introducere
11
Daca limitele de utilizare au fost identificate si stabilite pentru optiunile de
materiale de luat in consideratie, are loc dezvoltarea unei strategii a utilizarii in cinci
etape dupa cum urmeaza:
Etapa 1 - Dezvoltarea unui set corespunzator de reguli de selectie bazate in
exclusivitate pe consideratii tehnice (conditii de operare curente, conditii de mediu);
Etapa 2 - Rationalizarea optiunilor de materiale folosind regulile etapei 1 si
conditiile operationale curente/potentiale, impreuna cu factori precum necesitati de
instruire operativa, disponibilitatea echipamentului de instalare;
Etapa 3 - Compararea costurilor alternativelor disponibile prin intocmirea unor
estimari de costuri pentru fiecare schema propusa;
Etapa 4 - Definirea strategiei de utilizare a materialelor preferate;
Etapa 5 - Implementarea strategiei adoptate si monitorizarea in vederea
imbunatatirii procedurii, dupa cum este necesar.
Dezvoltarea strategiei de utilizare a materialelor si metodelor de implementare
a investitiilor pentru conducte trebuie sa constituie o parte a unei abordari integrate a
domeniului retelelor subterane corelat cu obtinerea fondurilor prin gospodarirea
resurselor, dezvoltare tehnica, rationalizare si standardizare.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
12
2 Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
Proiectarea retelei de canalizare comporta o serie de operatii a caror
complexitate depinde de marimea canalului, natura terenului, conditiile de executie.
Dupa stabilirea traseului, operatii de deosebita importanta sunt calculul
hidraulic si static al retelei, pentru care trebuie avute in vedere o serie de caracteristici
ale miscarii apei uzate in canale, precum si conditiile necesare unei bune functionari a
retelei.
2.1 Notiuni de hidraulica pentru retele de canalizare
In retelele de canalizare se realizeaza de regula miscare cu suprafata libera in
care apa nu ocupa intreaga sectiune.
Miscarea cu suprafata libera se clasifica astfel:
- miscari uniforme: - lente;
- rapide;
- miscari neuniforme: - gradual variate – lente;
– rapide;
Miscarea uniforma se caracterizeaza prin viteza medie, adancime si sectiune
vie constante in lungul curentului.
La miscarea uniforma linia energetica le si linia radierului lf, panta hidraulica I,
panta piezometrica Ip sunt egale.
I = Ip = i
Figura 2.1. Miscarea uniforma.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
13
La miscarea neuniforma viteza medie variaza in lungul curentului (Figura 2.2).
Figura 2.2. Miscarea uniforma gradual variata.
Miscarea neuniforma poate fi gradual variata sau rapid variata.
In cele mai multe cazuri miscarea cu suprafata libera este neuniforma datorita
perturbatiilor provocate de neregularitatile radierului canalului, sau ale peretilor
acestuia.
2.1.1 Calculul hidraulic al canalelor
Formulele pentru calculul canalelor in miscare uniforma sunt cele in care se
inlocuieste panta hidraulica cu panta radierului. Formula lui Chezy devine:
iRCAQ (2.1)
sau:
iKQ 0 (2.2)
in care K0 este modulul de debit:
RCAK 0 (2.3)
La calculul hidraulic al canalelor apar urmatoarele probleme [1]:
Calculul debitului Q, cand se cunosc: h0, i, n si elementele sectiunii
transversale.
Calculul pantei. Cunosute fiind Q, h0, n si forma sectiunii transversale; se
efectueaza prin metoda grafica denumita cheie limnimetrica Qi =f(hi);
corespunzator debitului Q se determina h0.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
14
La canalele cu forme tipizate, calculul se face folosind diagrame de tipul celor
prezentate in Figura 2.3 si Figura 2.4 [2], [3].
Figura 2.3. Diagramele de calcul pentru canale cu sectiuni circulare [2], [3].
In ordonata este trecut gradul de umplere: H
ha 0 , iar in abscisa rapoartele:
p
av
v
vR .
Figura 2.4. Diagramele de calcul pentru canale cu sectiuni ovoidala [2], [3].
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
15
p
a
p
a
p
aQ
K
K
iK
iK
Q
QR
(2.4)
Notatiile au urmatoarele semnificatii:
h0 – este adancime normala;
H – adancimea curentului la sectiune plina;
va, Qp – viteza medie, respectiv debitul la un grad de umplere a;
vp, Qp – viteza medie, respectiv debitul la un grad de umplere unu.
Pentru un debit dat se calculeaza raportul RQ. Din diagrama rezulta gradul de
umplere a, pe baza caruia se calculeaza h0. Pentru gradul de umplere a, folosind curba
Rv = f(a), se obtine raportul Rv, de unde rezulta viteza va, corespunzator debitului dat.
Problema de optim hidraulic pentru un canal se formuleaza astfel: fiind date
aria sectiunii si panta canalului care este forma sectiunii transversale care transporta
debitul maxim [3].
Debitul este maxim cand raza hidraulica R este maxima. Tinand seama ca R=A/
P, inseamna ca perimetrul udat trebuie sa fie minim.
Figura geometrica care indeplineste aceasta conditie este cercul; sectiunea
optima din punct de vedere hidraulic este de forma circulara.
Viteze admisibile
La proiectarea canalelor trebuie avut grija ca viteza in canal sa aiba valori
cuprinse intre doua limite:
limita superioara, numita viteza maxima admisibila, este impusa de capacitatea
materialului din care este executat canalul de a rezista la actiunea de eroziune a
curentului de apa. Depasirea acestei limite are ca efect degradarea canalului;
limita inferioara este viteza minima admisibila. Ea reprezinta viteza limita la
care particulele solide transportate in suspensie incep sa se depuna. Daca apa
contine material solid in suspensie, functionarea canalului cu viteze mai mici
decat viteza minima admisibila conduce la colmatarea acestuia. Viteza minima
admisibila depinde de caracteristicile materialului solid transportat.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
16
Coeficientul de rugozitate
Rugozitatea albiei se exprima prin coeficientul de rugozitate relativa n.
La canalele cu sectiune compusa coeficientul de rugozitate nu este constant pe
tot conturul perimetral. In acest caz, in calcule se introduce un coeficient mediu de
rugozitate, calculat ca o medie ponderata:
P
Pnn
ii (2.5)
in care: ni este rugozitatea aferenta perimetrului Pi, iar P este perimetrul udat
(P=Pi)
2.1.1.1 Regimuri de miscare
La un curent cu suprafata libera in miscare uniforma, in regim permanent
(Q=constant) (Figura 2.5), sarcina hidrodinamica intr-o sectiune oarecare, fata de un
plan de referinta, arbitrar ales, se scrie [1]:
g
vhzH
2
2
0 (2.6)
Sarcina hidrodinamica H depinde de z0, adica de pozitia planului de referinta;
cand planul de referinta este radierul canalului:
2
2
2gA
QhH A
(2.7)
Figura 2.5. MIscarea uniforma cu suprafata libera: a–profil in lungul curgerii; b–profil transversal.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
17
Marimea HA poarta denumirea de energia specifica a sectiunii. Debitul fiind
constant, energia specifica a sectiunii variaza numai in functie de h.
Variatia energiei specifice in functie de h este prezentata in figura 3.6.
In Figura 2.6 s-a reprezentat separat variatia energiei potentiale Hp = h si a
energiei cinetice HC = Q2/ (2 gA
2), din insumarea carora se obtine curba:
HA = Hp + HC = f(h) (2.8)
Energia specifica a sectiunii are un minim, (HA)min, punctul C. Adancimea
corespunzatoare energiei specifice minime poarta numele de adancime critica si se
noteaza cu hcr.
Un curent cu h1 > hcr se afla in regim lent de miscare – ramura superioara a
curbei H = f(h).
Daca h=hcr, miscarea este in regim critic; h1 < hcr – regim rapid;
Figura 2.6. Energia specifica a sectiunii [3].
2.1.1.2 Recunoasterea regimului de miscare
a) Criteriul adancimii
Adancimea curentului reprezinta un criteriu de recunoastere a regimului de
miscare:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
18
daca h > hcr, regimul de miscare este lent;
daca h = hcr, regimul de miscare este critic;
daca h < hcr, regimul de miscare este rapid.
Adancimea critica se poate obtine din graficul energiei specifice a sectiunii sau
prin calcul, punand conditia de minim a energiei specifice a sectiunii, adica anuland
derivata relatiei in raport cu h:
dh
dA
gA
Q
dh
dH A
3
2
1
(2.9)
Pentru sectiuni dretunghiulare, calculul adancimii critice se poate face direct:
3
2
g
qhcr
(2.10)
b) Criteriul Froude
Numarul Froude pentru = 1 Froude se scrie:
mgh
V
A
B
g
QFr
2
3
2
(2.11)
in care hm = A/ B este adancimea medie.
Frdh
dH A 1 (2.12)
Regimul de miscare critic este determinat de Fr=1.
Comparand valoarea numarului Fr cu valoarea 1 se poate recunoaste regimul
de miscare, astfel:
daca Fr < 1, regimul de miscare este lent;
daca Fr = 1, regimul de miscare este critic;
daca Fr > 1, regimul de miscare este rapid.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
19
c) Criteriul pantei
Miscarea in regim critic apare la o panta critica icr, pentru care se obtine Fr=1,
v=vcr, h=hcr. Panta critica se calculeaza cu relatia de mai jos, in care se introduc
marimi corespunzatoare adancimii critice:
2
2
222
2
crcrcrcr
crK
Q
RCA
Qi (2.13)
Regimul de miscare se stabileste astfel:
daca i < icr, regimul de miscare este lent;
daca i = icr, regimul de miscare este critic;
daca i > icr, regimul de miscare este rapid.
Se numesc canale lente la care regimul de miscare este lent si canale rapide
acele canale la care regimul de miscare este rapid.
2.1.1.3 Miscarea neuniforma gradual variata
In general miscarea apei in canale este neuniforma. Modificarile de sectiune
sau de traseu se transmit asupra caracteristicilor curgerii pe distante lungi provocand
modificari ale nivelului.
Problema care intereseaza la miscarile gradual variate este determinarea
suprafetei libere a apei in lungul traseului curgerii.
2.1.1.3.1 Energia specifica
Figura 2.7 reprezinta schematizat aspectul curgerii la miscarea gradual variata
la care adancimile descresc in sensul miscarii, iar Figura 2.8 o miscare, gradual
variata, la care adancimile sunt crescatoare in sensul curgerii [1].
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
20
Figura 2.7. Miscare gradual variata cu adancimi descrescatoare.
Figura 2.8. Miscare gradual variata cu adancimi crescatoare.
O caracteristica a miscarii aratate in Figura 2.7 consta in faptul ca panta
hidraulica este mai mare decat a radierului (I>i). In Figura 2.8 este reprezentata o
miscare la care panta hidraulica este mai mica decat panta radierului (I<i).
La miscarea gradual variata, datorita modificarilor care se produc in lungul
curgerii, privind adancimea h si viteza medie v, are loc o variatie a energiei specifice a
sectiunii HA.
Legea de variatie a energiei specifice se obtine punand relatia sub forma [1]:
g
vhzH
2
2
0 (2.14)
sub forma:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
21
AHzH 0 (2.15)
sau:
0zHH A (2.16)
Din relatia de mai sus se obtine:
ds
dz
ds
dH
ds
dH A 0 (2.17)
si tinand seama ca:
Ids
dH si i
ds
dz0 (2.18)
Variatia energiei specifice se defineste:
Iids
dH A (2.19)
de unde rezulta:
daca adancimea curentului descreste, panta hidraulica este mai mare decat
panta radierului, iar energia specifica scade:
00
ds
dH
iI
hhA (2.20)
daca adancimea curentului creste, panta hidraulica este mai mica decat panta
radierului, iar energia specifica creste:
00
ds
dH
iI
hhA (2.21)
Miscarea curentului la care h>h0 se numeste miscare supranormala, iar
miscarea la care h<h0 poarta numele de miscare subnormala.
Ecuatia diferentiala a miscarii gradual variate:
Fr
s
A
gA
QIi
ds
dh
1
3
2
(2.22)
in care:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
22
3
2
gA
BQFr
(2.23)
Relatia descrisa mai sus este ecuatia diferentiala a curbei suprafetei libere
pentru sectiuni oarecare.
Analiza calitativa a ecuatiei diferentiale arata ca sunt posibile 13 tipuri
caracteristice de curbe. Acestea sunt grupate dupa tipul canalului: canal lent (i<icr),
canal rapid (i>icr), canal cu panta negativa (i<0) si canal cu panta nula (i=0).
Forma curbei care se realizeaza pe un canal lent, cand adancimile descresc in
lungul curgerii (canalul este urmat de o treapta sau de un canal rapid) (Figura 2.9).
Intr-o sectiune situata la stanga si la dreapta de sectiunea in care se modifica panta
exista relatiile:
00
ds
dh
iI
hh (2.24)
adica curba tinde sa se confunde cu linia N-N.
In zona schimbarii de panta curba se apropie de linia adancimilor critice C-C,
existand relatiile:
ds
dh
iFr
hh cr (2.25)
adica tangenta la curba este perpendiculara pe linia C-C.
Pentru h0 > h >hcr, Fr < 1 si I>i rezulta dh/ ds < 0, ceea ce inseamna ca alura
curbei este coboratoare.
Figura 2.9. Curba suprafetei libere la racordarea unui canal lent cu un canal rapid [1].
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
23
1
PR
1
ni
2
i+1
i+1L
0h
hy
2 i
i+1L
i+1
comandaSectiune de
comandaCota de
n
2.1.1.3.2 Calculul curbelor suprafetei libere
Exista mai multe metode pentru calculul curbelor suprafetei libere, unele fiind
aplicabile numai in anumite conditii privind forma sectiunii transversale. In cele ce
urmeaza se prezinta metoda diferentelor finite.
Metoda diferentelor finite (metoda standard) pentru calculul curbelor
suprafetei libere
Aceasta metoda poate fi utilizata pentru calculul suprafetei libere la orice tip de
sectiune [1].
Pentru aplicarea metodei, tronsonul se imparte in sectoare cu ajutorul unor
sectiuni numite de calcul, asa cum se arata in Figura 2.10.
Figura 2.10. Calculul cotelor suprafetei libere.
Alegerea sectiunilor de calcul se face tinandu-se seama de urmatoarele reguli:
se apreciaza lungimea zonei afectata de modificari ale suprafetei libere;
sectoarele trebuie sa aiba lungimi aproximativ egale;
caracteristicile sectiunii de-a lungul unui sector (forma sectiunii, rugozitate,
aria) sa varieze cat mai putin;
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
24
lungimea unui sector se alege astfel ca diferenta dintre cotele extremitatilor sa
fie de aproximativ 0,10 m.
Calculul curbei suprafetei libere incepe din sectiunea in care se cunoaste cota
suprafetei libere (Figura 2.10, sectiunea n).
Pornind de la cota cunoscuta in sectiunea n se calculeaza cota in sectiunea n-1.
Avand cunoscuta cota in sectiunea n-1 se determina, in continuare, cota in sectiunea
n-2. Din aproape in aproape se ajunge sa se determine cota in ultima sectiune de
calcul.
Calculul cotei se efectueaza scriind relatia Bernoulli intre sectiunile care
delimiteaza sectorul; pentru sectorul cuprins intre sectiunile i si i+1, relatia lui
Bernoulli este:
1,
1
2
1
2
22
ir
i
i
i
i hg
vy
g
vy
(2.26)
in care:
y = z0 + h este cota sprafetei libere fata de planul de referinta ales;
hr, i+1 este pierderea de sarcina pe sectorul i, i+1.
Exprimand viteza si pierderea de sarcina in functie de debit:
A
Qv (2.27)
2
2
11,
K
QLh iir (2.28)
)(2
1 21
21
2
iKKK (2.29)
se obtine:
12
2
221
2
1
11
2
i
ii
ii LK
Q
AAg
Qyy
(2.30)
Cand apar variatii foarte mari ale formei sectiunii, in relatia de mai sus se
introduce si pierderea de sarcina locala calculata cu viteza din sectiunea aval:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
25
21
221
122
i
i
gA
Q
g
Vh (2.31)
iar relatia devine:
12
2
221
2
1
11
2
i
ii
ii LK
Q
AAg
Qyy
(2.32)
Coeficientul de pierdere de sarcina locala se introduce cu valorile:
= 0 – pentru sectiuni care se ingusteaza;
= 0,5 – pentru sectiuni care se largesc.
Ecuatia se rezolva astfel:
se alege o valoare yi;
cu yi ales se calculeaza Ai si Ki care se introduc in relatia de mai sus;
daca din calcul se obtine yi ales da alta valoare pentru yi si se reface calculul;
operatiile se repeta pana cand se obtine aproximatia dorita:
calculatialesi yy (2.33)
Metoda diferentelor finite necesita un volum mare de calcule datorita
dificultatilor in aprecierea primei si urmatoarelor aproximatii pentru yi.
Calculul curbei suprafetei libere incepe din sectiunea in care se cunoaste cota
suprafetei libere. Aceasta sectiune poarta numele de sectiune de comanda, iar cota
suprafetei libere cota de comanda.
La miscarea lenta cota de comanda se afla la extremitatea aval a sectorului, iar
la miscarea rapida sectiunea de comanda se gaseste la extremitatea amonte.
Inainte de a se face un calcul efectiv, este util de a se trasa calitativ curba
suprafetei libere. Trasarea calitativa a curbei presupune recunoasterea tipului de canal,
lent sau rapid, recunoasterea sectiunilor de comanda si cunoasterea cotelor de
comanda.
Pentru calcule in regim rapid calculele se fac din amonte spre aval, si din aval
catre amonte, pentru curenti in regim lent.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
26
2.1.1.4 Miscarea neuniforma rapid variata
2.1.1.4.1 Salt hidraulic
Este o forma speciala de racordare a curbei suprafetei libere la trecerea de la
regimul rapid de miscare la regimul lent. Miscarea prezinta o neuniformitate mare,
fiind caracterizata printr-o crestere rapida a adancimilor si o modificare importanta a
distributiei vitezelor.
Un salt hidraulic este schematizat in Figura 2.11 [3]. Curentul in miscare rapida
este generat de curgerea pe sub stavila amplasata pe un canal lent (i<icr). In aval de
stavila miscarea este lenta (h0>hcr).
Figura 2.11. Elementele saltului hidraulic [3].
Elementele pirncipale ale saltului hidraulic sunt:
h' – adancimea de intrare in salt;
h" – adancimea de iesire din salt;
h"-h' – inaltimea saltului;
ls – lungimea saltului;
hrs – pierderi de sarcina in salt.
Adancimile h' si h" se numesc adancimi conjugate.
Saltul hidraulic este intalnit in aval de caminele de rupere de panta, deversoare
amplasate pe canale lente si la trecerea de la un canal rapid la un canal lent.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
27
a) b) c) d)
V'h' F'
A
B D
CD
V"
F" h"
h"
h'
h
hcr
Z"GG"
hcr
Z'G G'
S(h)
S(h)
Sh' h"
In Figura 2.12 [1]se prezinta un salt hidraulic realizat intr-o sectiune circulara
cu panta mica.
Figura 2.12. Functia saltului hidraulic: a - sectiune transversala la intrarea in salt; b - schema de calcul; c – sectiune transversala la iesirea din salt; d – graficul functiei saltului.
Pentru stabilirea relatiei intre adancimile conjugate se aplica teorema
impulsului masei de fluid delimitat de suprafeta de control ABDCA cu simplificarile:
se neglijeaza componenta grreutatii masei de fluid dupa directia curgerii;
se neglijeaza fortele de frecare dintre fluid si peretii canalului;
in sectiunile A-B si C-D se considera o distributie hidrostatica a presiunilor si o
distributie uniforma a vitezelor ( = = 1).
Din teorema impulsului se obtine:
"""''' QvZgAQvZgA GG (2.34)
sau:
"""
'''
22
gA
QZA
gA
QZA GG (2.35)
Toti termenii relatiei sunt functii numai de h si se poate defini o functie S(h),
numita functia saltului:
gA
QAZhS G
2
)( (2.36)
care iau valori egale in sectiunile de intrare si iesire ale saltului:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
28
)"()'( hShS (2.37)
Disiparea energiei in salt se exprima prin pierderea de sarcina:
g
Vh
g
Vhhrs
2
""
2
''
22 (2.38)
Pentru calculul lungimii saltului se recomanda formula citata in D. Cioc, 1983:
"15,6 hls (2.39)
valabila pentru 20 < Fr' < 120, in care Fr'= V'2/ 2gh.
Curgerea neuniforma rapid variata in canale este apare la de variatiile locale ale
sectiunii transversale, sau la prezenta unor denivelari ale radierului (treapta
coboratoare sau treapta urcatoare), sau modificari in plan a traseului.
Solutia acestei probleme se obtine cu ajutorul ecuatiei de continuitate, a
ecuatiei energiilor si a ecuatiei impulsului.
Deoarece modificarile locale ale geometriei canalelor difera de la caz la caz,
solutiile teoretice trebuie verificate si completate cu date experimentale.
2.1.1.4.2 Treapta ridicatoare in sensul curgerii
Ecuatia impulsului aplicata masei de lichid cuprinsa intre sectiuniile 1 si 2,
(Figura 2.13) prin proiectarea fortelor pe directia de curgere, conduce la:
RFFGII 2112 (2.40)
in care:
I1 = QV1 – forta de impuls in sectiunea 1;
I2 = QV2 – forta de impuls in sectiunea 2;
11
12
bhh
gF - forta de presiune in sectiunea 1;
2
)( 22
2
dhgbF
- forta de presiune in sectiunea 2;
g
VbdR
2
21 - reactiunea peretelui canalului;
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
29
b – latimea canalului;
- coeficientul de rezistenta (locala) a pragului;
1, 2 – coeficientul Boussinesq in sectiunile 1 si 2 (se considera 1 = 2
= 1);
G=0 – componenta greutatii lichidului pe directia de curgere.
Figura 2.13. Miscarea rapid variata. Treapta ridicatoare [1].
Tinand seama de ecuatia de continuitate Q = bh1v1 = bh2v2, relatia se scrie:
22
)(
2
21
22
212
11222
vbd
dhgb
hgbvbhvbh
(2.41)
sau:
22
)(
2
21
22
21
211
222 v
ddhh
g
vh
g
vh
(2.42)
Introducand numarul Froude:
31
2
1
21
gh
q
gh
VFr (2.43)
relatia devine:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
30
1
2
11
2
2
11
2
1
2
12
1
h
h
h
d
h
h
h
d
h
h
h
h
Fr
(2.44)
Daca se cunosc caracteristicile curgerii in sectiunea 1-1, relatia permite
determinarea adancimii h2.
Introducand marimile adimensionale:
1
2
h
h si
1h
d (2.45)
relatia capata urmatoarea forma:
12
12
1Fr (2.46)
Pierderea sarcina H este data de relatia:
d
g
vh
g
vhH
22
22
2
21
1
(2.47)
2.1.1.4.3 Treapta coboratoare in sensul curgerii
Se considera treapta coboratoare din Figura 2.14. Ecuatia impulsului aplicata
masei de fluid cuprinsa intre sectiunile 1 si 2 conduce la relatia:
222
)( 21
22
2212
11222
vbd
hgb
dhgbvbhvbh
(2.48)
sau:
222
)( 21
22
21
211
222 v
dhdh
g
vh
g
vh
(2.49)
Numarul Froude, raportat la sectiunea 2-2 elimina vitezele V1 si V2, iar relatia
devine:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
31
1
2
11
2
2
1
2
1
2
1
2
2
12
1
h
h
h
d
h
h
h
d
h
h
h
h
Fr
(2.50)
sau:
12
122
1Fr (2.51)
Figura 2.14. Miscarea rapid variata. Treapta coboratoare [1].
Pierderea de sarcina la o treapta coboratoare se calculeaza cu relatia:
g
vhd
g
vhH
22
22
2
21
1
(2.52)
2.1.2 Calculul deversoarelor
2.1.2.1 Deversor dreptunghiular cu perete subtire
Acest tip de deversor este folosit ca dispozitiv de masurare a debitelor.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
32
Aspectul curgerii peste deversor cu muchie ascutita este prezentat in Figura
2.15, unde se prezinta doua cazuri de functionare:
cu lama aerata, cand sub lama de apa care deverseaza exista o presiune egala cu
presiunea atmosferica, iar forma lamei este aproximativ o parabola;
cu lama neaerata, cand presiunea de sub lama aste mai mica decat presiunea
atmosferica.
.
Figura 2.15. Deversor cu perete subtire si muchie ascutita: a – lama aerata; b – lama neaerata [2].
Debitul se calculeaza cu formula generala:
2/32 hgmbQ (2.53)
unde:
kmm 0 (2.54)
cu:
m0 – coeficient de forma;
- coeficient de inecare;
- coeficient de contractie laterela;
k – coeficient de amplasare fata de directia generala de curgere.
pentru deversor fara contractie laterala, neinecat si viteza de acces v0 neglijabila
se foloseste formula lui Bazin (1889):
Hm
0027,0404,00 (2.55)
in care H se introduce in metri;
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
33
pentru deversor fara contractie laterala, neinecat, la care viteza de acces este
importanta [1], [2], [3]:
formula Bazin:
2
1
0 55,010027,0
405,0PH
H
Hm (2.56)
formula Rehbok (1929):
1
0 045,0001,0
404,0P
H
Hm (2.57)
pentru deversorul cu contractie laterala, neinecat cu viteza de acces importanta
se foloseste formula S.I.A.S. (Societatea Inginerilor si Arhitectilor din Elvetia
(Elvetia), 1924):
2
1
4
2
2
0 5,016,11000
241,2
025,0385,0PH
H
B
b
H
B
b
B
bm (2.58)
A doua paranteza din relatia de mai sus tine seama de influenta vitezei de acces.
Acest termen se neglijeaza cand viteza de acces este mica.
Formula este valabila in limitele:
P1 0,3 m; 0,025 H 0,8 m; H/ P1 < 1 3; b > 0,3 B.
La deversorul cu perete subtire, efectul contractiei laterale nu este evidentiat
separat prin coeficientul ; influenta contractiei laterale este cuprinsa in expresia
coeficientului mo'.
Inecarea deversorului cu perete subtire are loc cand nivelul din aval depaseste
cota maxima a panzei inferioare a lamei deversante. Practic, se considera ca
deversorul este inecat cand nivelul aval depaseste creasta deversorului.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
34
2.1.2.2 Deversor triunghiular
Aceasta forma de deversor se foloseste in special pentru masurarea debitelor si
pentru reglarea nivelurilor in bazinele de decantare a apei.
Pentru calculul debitului, se considera ca sectiunea de curgere a deversorului
triunghiular este alcatuita dintr-o multitudine de orificii sub forma unor fante
orizontale cu dimensiunile b(z) si dz.
Debitul se obtine prin insumarea debitelor elementare dQ deversate prin fasii de
latime b(z) si inaltime dz (Figura 2.16) [1].
gzdzzbdQ 2)( (2.59)
)(2)( zHtgzb (2.60)
H
dzgzzHtgQ0
2)(2 (2.61)
2/5215
8HgtgQ (2.62)
Pentru 2 = 90o si = 0,60 se obtine formul Thompson:
2/542,1 HQ (2.63)
Figura 2.16. Deversor triunghiular.
2.1.2.3 Deversor lateral
Deversoarele laterale sunt constructii care au rolul de a evacua in mod controlat
debitele de ape mari la lucrarile retelelor de ape meteorice sau in sistem unitar.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
35
In cazul canalelor , deversoarele laterale pot fi amplasate atat pe o latura, cat si
pe ambele laturi ale canalului. In Figura 2.17 se prezinta dispozitia unui deversor
lateral.
Miscarea neuniforma este posibila in conditiile in care caracteristicile
geometrice ale canalului (forma, panta radierului, rugozitate) sunt constante; aceasta
situatie apare atunci cand debitul pe canal este variabil, crescator sau descrescator in
lungul curgerii.
Figura 2.17. Deversor lateral.
In zona deversorului lateral, miscarea este neuniforma gradual variata (uneori
chiar rapid variabila) datorita debitului variabil. In functie de caracteristicile curgerii
in amonte si in aval, formele suprafetei libere in zona deversorului lateral sunt aratate
in Figura 2.18. Pentru canalele prismatice se disting cinci configuratii privind forma
suprafetei libere.
Configuratia A, Figura 2.18 a. Acest caz este cel mai des intalnit si corespunde
situatiei cand miscarea apei in canal este lenta pe tot traseul. Cota de comanda se
gaseste in aval, in sectiunea 2, unde adancimea apei este h02. In amonte de deversor
miscarea este gradual variata dupa o curba de tip b1. In aval de deversor miscarea este
uniforma. In dreptul deversorului curba suprafeti libere este crescatoare.
Configuratia B, Figura 2.18 b. Adancimea apei in sectiunea 1 este egela cu
adancimea critica care reprezinta si cota de comanda. In dreptul deversorului curba
suprafetei libere este descrescatoare, iar regimul de curgere este rapid. In amonte de
deversor se realizeaza o curba de tip b1, iar in aval o curba de tip c1.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
36
Configuratia C, Figura 2.18 c. In zona amonte a deversorului curgerea este
asemanatoare configuratiei B, urmata de saltul hidraulic. Dupa salt curgerea este
similara configuratiei A. Atat sectiunea 1 cat si in sectiunea 2 sunt sectiuni de
comanda.
Figura 2.18. Forme de curgere in zona deversorului lateral [1].
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
37
Configuratia D, Figura 2.18 d. In acest caz regimul de miscare este rapid pe tot
parcursul. In amonte de deversor miscarea este uniforma, iar in aval de acesta
miscarea este neuniforma, cu o curba a suprafetei libere de tip c2.
Configuratia E, Figura 2.18 e. Adancimea in sectiunea de intrare (sectiunea 1)
este mai mica decat adancimea critica (h01 < hcr), iar curgerea in partea amonte a
deversorului are aspectul configuratiei D. In sectiunea 2 adancimea este mai mare
decat adancimea critica (h02 > hcr) ceea ce face ca aspectul curgerii, in zona aval a
deversorului sa fie similar configuratiei C.
Pentru calculul hidraulic al deversorului lateral (Figura 2.17), ecuatia de
continuitate se poate scrie:
DQQQ 12 (2.64)
in care:
Q1 – debitul amonte de deversor;
QD – debitul deversat;
Q2 – debitul in aval de deversor.
Calculul hidraulic al deversorului lateral consta in determinarea debitului QD si
a lungimii crestei deversorului L.
Schema de calcul pentru un deversor lateral amplasat pe un canal prismatic in
care miscarea este lenta (configuratia A) este prezentat in figura 3.19.
Intr-o sectiune oarecare, sarcina hidrodinamica este data de relatia:
2
22
22 gA
Qhz
g
QhzH
(2.65)
in care:
z – este cota fundului canalului;
h – adancimea apei in canal;
v – viteza medie;
Q – debitul;
A – aria sectiunii transversale considerate.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
38
Figura 2.19. Schema de calcul pentru deversorul lateral.
Se deriveaza relatia sarcinii hidrodinamice in raport cu coordonata spatiala s,
tinand seama ca debitul variaza cu s si ca aria sectiunii transversale variaza cu s prin
intermediul adancimii h, adica:
)(sfQ si )(hgA (2.66)
Se obtine relatia:
3
2
2
2
1gA
BQ
ds
dQ
gA
QIi
ds
dh
(2.67)
in care:
i = - dz/ ds – panta fundului canalului;
I = -dH/ ds – panta hidraulica;
B = dA/ dh – latimea canalului la nivelul oglizii apei.
Raportul dQ/ ds = q reprezinta variatia debitului in lungul canalului si in acelasi
timp este debitul specific deversat. Deoarece q diminueaza debitul din canal, el este
afectat de semnul minus. Relatia de mai sus devine:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
39
3
2
2
2
1gA
BQ
qgA
QIi
ds
dh
(2.68)
Tinand seama de formula generala a debitului unui deversor, relatia de mai sus
scrisa in diferente finite capata forma:
Fr
K
QiHgm
gA
Qk
s
h
1
22
22/3
2
2
(2.69)
Referitor la Figura 2.19, semnificatia notatiilor este:
s – lungimea sectorului de calcul;
h – diferenta intre nivelurile apei la extremitatile sectorului de lungime s;
H – grosimea medie a lamei deversante aferenta sectorului de calcul considerat;
RACK - modul de debit;
6/11R
nC - coeficientul Chezy;
R – raza hidraulica;
m – coeficientul de debit al deversorului;
Fr – numarul Froude;
k – coeficient care depinde de directia liniilor de curent la curgerea peste
deversorul lateral fata de directia curentului principal din canal; de regula acest
coeficient se determina expeirmental si are valori cuprinse intre 1,50 si 1,75.
Determinarea cotelor suprafetei libere in canal, al debitului deversat QD cand
se cunoaste lungimea L a deversorului sau a lungimii L cand se cunoaste QD, este
posibila prin integrare numerica a ecuatiei diferentiale h/s. Pentru aceasta se
parcurg urmatoarele etape, calculul facandu-se din aval spre amonte:
zona afectata de prezenta deversorului lateral se imparte in sectoare de calcul
de lungime s (Figura 2.19).
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
40
cunoscand debitul QD se obtine debitul in sectiunea zero; cu acest debit din
relatia iRCAQ 2222 se calculeaza h0 =h02;
sarcina deversorului in sectiunea zero este H0 = h0 – P;
se adopta o valoare pentru pentru diferenta de adancime h1 dintre sectiunile
amonte si aval ale primului sector de calcul al canalului si se determina s1
pentru care este satisfacuta ecuatia h/ s; lungimea sectorului de calcul s1 se
obtine prin incercari succesive; se dau diferite valori acestui sector (s1', s1",
s1''') pana cand este satisfacuta ecuatia h/ s;
cunoscand lungimea primului sector de calcul respectiv a adancimii in
sectiunea 1 (h1 = h0 - h1), se calculeaza elementele geometrice si hidraulice
din sectiunea de calcul 2.
Calculele se desfasuara din aproape in aproape si se termina atunci cand suma
debitelor deversate pe diferite sectoare ale deversorului lateral este egala cu debitul
total deversat QD, prescris initial, adica:
Dn QQQQ 21 (2.70)
Lungimea deversorului lateral se obtine din insumarea lungimilor sectoarelor
de calcul:
nsssQ 21 (2.71)
Pentru situatia cel mai des intalnita (configuratia A, Figura 2.18) Cioc,
D.,(1983) recomanda pentru calculul debitului deversorului lateral urmatoarea relatie:
2/321 2 HgmLKQD (2.72)
in care:
m – coeficient de debit al deversorului;
K1 = (H2/ L)1/6
– coeficient de debit al deversorului;
K1 = (H2/ L)1/2
– daca deversorul are o inclianare de 1/ 3 1/ 4 fata de axa
canalului;
H2 – sarcina deversorului in sectiunea aval (Figura 2.18);
L – lungimea crestei deversorului.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
41
2.2 Cantitati de apa evacuate in retelele de canalizare
Apele evacuate prin retea pot fi clasificate astfel:
ape uzate menajere - provenite din apa utilizata pentru satisfacerea necesarului
casnic de apa;
ape uzate publice - provenite din institutii publice (scoli, spitale, teatre, fantani
publice) dupa utilizarea lor pentru mentinerea igienei spatiului respectiv;
ape uzate industriale - provenite de la sectiile industriale, industria mica sau
mari unitati industriale, amplasate distinct sau in cadrul localitatii respective
(pot fi numai ape uzate menajere de la grupurile sanitare ale complexului, ape
rezultate din tehnologia de fabricatie sau amestec al acestora);
ape meteorice - colectate pe suprafata amenajata si care ajung in reteaua de
canalizare; provin din apele de precipitatii (cele mai importante ca debite), sau
ape din topirea zapezii.
Apele uzate menajere evacuate in reteaua de canalizare au debitul egal cu
cantitatea de apa asigurata beneficiarului prin sistemul de alimentare cu apa. Se
determina conform SR 1846/1-2006 [4].
Debitele caracteristice de ape uzate: debitul zilnic mediu, debitul zilnic maxim,
debitul orar maxim si debitul orar minim se calculeaza cu relatiile [5]:
medziuQ =1000
Lu NQ , maxziuQ = zik medziuQ , maxoraruQ =
24
orarkmaxziuQ
inmoraruQ = 24
pmaxziuQ (2.73)
In care:
LN - numarul de locuitori;
uQ - debitul specific al restitutiei de apa (debit care cuprinde ape uzate
menajere provenite din utilizarea apei pentru consum gospodaresc, ape uzate
provenite din consumul de apa public, ape uzate provenite de la agentii economici,
ape uzate provenite de la spalarea strazilor si stropitul spatiilor verzi), calculat
conform SR 1343-1 sau adoptat prin studii efectuate in situ pe baza de masuratori;
zik - coeficientul de variatie zilnica, adimensional;
orark - coeficientul de variatie orara, adimensional.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
42
Coeficientii de variatie zilnica si variatie orara se adopta conform SR 1343-
1/2006 [4].
p - un coeficient adimensional, care are urmatoarele valori orientative:
0.05 pentru localitati sub 1000 locuitori;
0.10 pentru localitati intre 1001 si 10000 locuitori;
0.25 pentru localitati intre 10001 si 50000 locuitori;
0.35 pentru localitati intre 50001 si 100000 locuitori;
0.40 pentru localitati peste 100000 locuitori.
2.2.1 Calculul debitelor de ape uzate menajere
Debitele de ape uzate menajere caracteristice (debitul zilnic mediu, debitul
zilnic maxim si debitul orar maxim) care se evacueaza in reteaua de canalizare uQ se
calculeaza cu relatia [5]:
Su QQ , [m3/zi, m
3/h] (2.74)
In care:
SQ - debitul de apa de alimentare caracteristic (zilnic mediu, zilnic maxim si
orar maxim) ale cerintei de apa, in m3/zi sau m
3/h;
- coeficient = 0.9 – 1.05 – tine seama ca o parte din apa de alimentare se
infiltreaza (spatii verzi, alte utilizari) sau apar alte cantitati de apa din activitatile
agentilor economici;
Retelele de canalizare pentru ape uzate nu indeplinesc rolul de retele de drenaj
a apelor subterane din localitati.
Retelele de canalizare noi sau reabilitate trebuie sa fie proiectate etanse (fara
exfiltratii sau infiltratii).
Pentru retelele de canalizare existente, executate din tuburi de beton imbinate
neetans, debitele de ape subterane care se infiltreaza la reteaua de canalizare se
determina cu relatia:
1000
infinf
DLqQ
, [m
3/zi] (2.75)
In care :
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
43
infq - debitul specific infiltrat in dm3/m, variind intre (25 si 50) dm
3/m de
colector si metru de diametru si zi, in functie de amplasarea colectorului;
L - lungimea colectorului in m;
D - diametrul colectorului in m.
2.2.2 Determinarea debitului de calcul al apelor meteorice
Problemele stabilirii cantitatilor de ape din ploi si topirea zapezilor preluate de
sistemul de canalizare sunt complexe datorita urmatoarelor elemente:
- cunostintele despre ploile brute nu sunt direct exploatabile, pentru ca numai
partial precipitatiile participa la curgere;
- intervin numeroase caracteristici hidrologice, meteorologice si
geomorfologice in sistem, impuse de mediul urban.
2.2.2.1 Bilantul hidric
Pentru o perioada si un bazin dat se exprima sub forma:
)( SSETRSP [mm] (2.76)
unde:
P – precipitatii;
S – acumulari din perioade anterioare;
R – curgere superficiala;
ET – evapotranspiratie;
S – variatia acumularii;
S+S – acumularea la sfârsitul perioadei de ploaie.
In Figura 2.20 se prezinta principalii termeni ai bilantului hidric.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
44
Figura 2.20. Principalele elemente de bilant hidric [6].
Variatia acumularii apei in sol se defineste ca diferenta intre aportul prin
infiltratie (F), pierderile prin evapotranspiratie (ET) si infiltratia profunda (percolatie)
(D):
SDETF )( (2.77)
Introducând notiunea de ploaie neta:
nPSFETIP (2.78)
unde:
P – ploaia totala (globala);
I – interceptia preluata de acoperirea vegetala;
F – infiltratia;
S – acumularea in depresiuni;
Pn – ploaia neta.
Factorii care influenteaza bilantul hidric sunt:
ploaia – elementul fundamental (constituie parametrul de intrare); cantitatea
de apa masurata depinde de fiabilitatea instrumentelor (pluviografe,
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
45
pluviometre), de numarul si amplasarea acestora, topografia si altitudinea
bazinului; determianrea unor ploi medii devine dificila pe baza masuratorilor
mai multor dispozitive;
interceptia (pusa in evidenta de Horton, 1919) – fenomenul este dificil de
cuantificat cu exactitate, pentru ca depinde de:
- caracterul continuu sau in reprize a ploii;
- tipuri vegetale, densitate, conditii initiale de umiditate; interceptia
influenteaza decisiv bilantul hidric doar in suprafetele impadurite.
evpotranspiratia – caracterizeaza ansamblul fenomenelor legate de transpiratia
vegetala, suprafetele acoperite cu vegetatie, t 0C, umiditatea aerului, radiatia
solara;
infiltratia – constituie un proces major in bilant si depinde de gradul de
acoperire si impermeabilizare a suprafetelor, categorii de soluri, starea de
saturatie a solului;
acumulare in depresiuni – aceasta depinde direct de microtopografia zonei.
Principalele expresii pentru calculul infiltratiei sunt date in tabelul urmator:
Tabel 2.1. Expresii pentru calculul infiltratiei [6].
Autor Functie Legenda
Kostiakov ti)t(i 0 i(t) – capacitatea de infiltrare in decursul timpului [cm/ s] i0 – capacitatea de infiltrare initiala [cm/s]
- parametru functie de conditiile de sol
Green & Ampt
F
IMDP1K)t(i W
s
Ks – conductivitate hidraulica la saturatie PW – suctiunea apei in frontul de umectare IMD – deficit initial de apa F – inaltimea apei infiltrate de la inceputul alimentarii
Dvorak - Mezencev
b
f10 t)ii(i)t(i i1 – capacitatea de infiltrare in decursul unei perioade t = 1 min. [cm] if – capacitatea de infiltrare finala [cm/s] t – timpul [s] b – constanta
Horton t
f1f e)ii(i)t(i - constanta functie de natura solului [min-1]
Ploaia care intereseaza sistemele de canalizare este ploaia neta, care se
defineste ca fiind ploaia fara pierderile prin interceptie, stocaj in depresiuni, infiltratie
si evaporatie.
Aceasta ploaie neta provoaca curgerea de suprafata:
FFFSIPPn (2.79)
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
46
2.2.2.2 Coeficientul de scurgere
In hidrologie coeficientul de scurgere este definit ca raportul intre ploaia neta si
ploaie bruta:
b
ns
P
PC (2.80)
Asa cum este definit coeficientul de scurgere Cs este considerat constant in timp
si spatiu.
In situatiile când se dispune de o serie de masuratori ploi – debite este posibil sa
se evalueze Cs printr-o regresie liniara:
n
i
n
i
bn PbaP1 1
(2.81)
a si b sunt coeficienti de ajustare a dreptei de regresie.
Ploaia neta in timp se poate exprima prin:
)()(
1
tP
P
atP bn
i
b
n
(2.82)
In domeniul sistemelor de canalizare valorile coeficientilor de scurgere se
determina in functie de tipul de acoperire al suprafetelor si de utilizarea terenului in
gestiunea spatiului urban. Se utilizeaza un coeficient de scurgere mediu pentru fiecare
bazin si subbazin exprimat ca o medie ponderata:
i
siims
S
CSC (2.83)
Conform normelor de proiectare a retelelor de canalizare in România [7]
coeficientii de scurgere specifici se adopta in concordanta cu cele prezentate in
urmatorul
Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Valorile coeficientilor de scurgere, in functie de natura suprafetei de canalizare [7] Nr. crt. Natura suprafetei Coeficientul de
scurgere
1 Invelitori metalice si de ardezie 0,95
2 Invelitori de sticla, tigla si carton asfaltat 0,90
3 Terase asfaltate 0,85 0,90
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
47
Nr. crt. Natura suprafetei Coeficientul de scurgere
4 Pavaje din asfalt si din beton 0,85 0,90
5 Pavaje din piatra si alte materiale, cu rosturi umplute cu mastic 0,70 0,80
6 Pavaje din piatra cu rosturi umplute cu nisip 0,55 0,60
7 Drumuri din piatra sparta (macadam): - in zone cu pante mici (≤ 1 %); - in zone cu pante mari (> 1 %).
0,25 0,35
0,40 0,50
8 Drumuri impietruite: - in zone cu pante mici (≤ 1 %); - in zone cu pante mari (> 1 %).
0,15 0,20
0,25 0,30
9 Terenuri de sport, gradini: - in zone cu pante mici (≤ 1 %); - in zone cu pante mari (> 1 %).
0,05 0,10
0,10 0,15
10 Incinte si curti nepavate, neinierbate 0,05 0,20
11 Terenuri agricole (de cultura) 0,10 0,15
12 Parcuri si suprafete impadurite: - in zone cu pante mici (≤ 1 %); - in zone cu pante mari (> 1 %).
0,00 0,05
0,05 0,10
Nota:
1 – Valorile superioare ale coeficientului de scurgere se adopta pentru pentru pante mai
pronuntate ale terenului.
2 – Coeficientul de scurgere se poate considera diferentiat, pe etape de dezvoltare a localitatilor
si industriilor, in raport cu evolutia in timp a solutiilor de amenajare a suprafetelor respective.
Influenta coeficientul m de scurgere este importanta si poate modifica esential
debitele provenite din ploi; in determinarea coeficientului de scurgere intervine:
densitatea constructiilor, panta terenului si gradul de ocupare cu plantatii vegetale,
gradul de saturare al solului, clima localitatii.
In urmatorul Tabel 2.3 se indica dupa Bourrier [8] elementele mai detaliate
privind adoptarea coeficientilor de scurgere specifici.
Tabel 2.3. Coeficienti medii de scurgere [8].
Nr. crt.
Tipul zonei (dupa categoria zonei urbane)
Natura solului Factor de adaptare in functie de panta zonei
Usor Mediu Greu Teren plat
i < 1 %
Teren inclinat
i 7 %
1 Zone aglomerate, sectoare dense, zone centrale – 160 locuinte/ha
0,85 0,90 0,90 0,95 1,05
2 Cartiere de locuit – 110 – 150 locuinte/ ha
0,75 0,800 0,80 0,95 1,05
3 Zone de case cu gradini (parcele de 400 2) – 20 – 30 locuinte/ ha
0,30 0,35 0,40 0,9 1,2
4 Zone rezidentiale – 18 –40 locuinte/ ha 0,25 0,35 0,40 0,9 1,2
5 Zone industriale si artizanale 0,40 0,50 0,70 0,9 1
6 Zone puternic industrializate 0,60 0,70 0,80 0,95 1
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
48
Nr. crt.
Tipul zonei (dupa categoria zonei urbane)
Natura solului Factor de adaptare in functie de panta zonei
Usor Mediu Greu Teren plat
i < 1 %
Teren inclinat
i 7 %
7 Zone portuare - 0,80 - 0,95 1
8 Autogari si depozite 0,75 0,80 0,85 0,95 1
9 Gari si depozite feroviare 0,15 0,20 0,30 0,75 1
10 Servicii pubilce: Spitale, centre administrative
- 0,85 - 0,95 1
11 Centre de odihna: zone verzi dominante 0,25 0,45 0,60 0,95 1,1
12 Centre hoteliere si comerciale 0,65 0,70 0,80 0,9 1,1
13 Terenuri de sport si terenuri de joaca 0,20 0,30 0,35 0,9 1,1
14 Aerodromuri si terenuri militare 0,15 0,30 0,45 1 1
15 Cimitire urbane 0,30 0,40 0,50 0,75 1,25
16 Inteprindere feroviara 0,08 0,10 0,15 0,9 1
17 Sosele si parcari - 0,80 - 0,95 1
18 Pavaj cu placi din beton - 0,90 - 0,95 1,05
19 Sosele si parcari - 0,80 - 0,95 1
20 Pavaj cu placi din beton - 0,90 - 0,95 1,05
21 Spatii libere – zone de agrement si zone neconstruite
0,10 0,15 0,20 0,75 1,25
22 Zone impadurite, parcuri si gradini 0,05 0,10 0,15 0,50 1,25
23 Zone fara vegetatie 0,04 0,15 0,30 0,5 1,5
In S.U.A. [9] determinarea coeficientului de scurgere are la baza:
- gradul de impermeabilitate al zonelor ocupate;
- tipurile de soluri conform clasificarii nationale a Serviciului Resurselor
Naturale [SCRN];
- factori de corectie care tin seama de perioada de revenire a ploii (frecventa
de calcul).
Expresia generala a coeficientului de scurgere este:
)( 23 dicibiakC i (2.84)
unde:
ki – factor de corectie pentru diferite tipuri de soluri si diferite perioade de
revenire; ex: soluri tip A, kA = - 0,08i + 0,09 pentru o perioada de revenire de 5
ani (f = 1/5) si kA = - 0,14i + 0,17 pentru f = 1/10;
i – impermeabilitatea (%);
a, b, c, d – coeficientii empirici functie de zona geografica si categoria de
soluri.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
49
2.2.3 Metode de evaluare a debitelor din ape meteorice
Cele mai multe metode sunt bazate pe principiul transformarii ploii in debit si
analizeaza fenomenul cu ajutorul urmatorilor parametri:
- analiza precipitatilor prin: inaltime de apa, intensitate medie, intensitate
functie de timp;
- caracteristicile bazinelor si sistemelor hidraulice;
- duratele ploilor, volumele acumularilor superficiale si subterane;
- timpul de concentrare: format din timpul de curgere si timpul de
concentrare superficiala (pentru a ajunge in canalizare);
- diferentierea timpilor pentru zone cu si fara canalizare;
- coeficientul volumetric de scurgere definit ca raportul volumului de apa
care se scurge la volumul de apa cazut pe bazinul considerat; acesta
variaza functie de natura suprafetelor, panta si timp; se calculeaza ca o
medie ponderata functie de categoria de zone din bazin.
2.2.3.1 Metoda rationala
Consta in determinarea debitelor pornind de la decuparea bazinelor in sectoare
A1, A2,, An, limitate de linii izocrone (cu durata de curgere egala), astfel incât apa
cazuta pe fiecare sector Ai ajunge in sectiunea de descarcare Xi dupa un timp t
(respectiv 2t,, nt). Hietograma ploii pe bazin se transforma in hietograma de
curgere.
Figura 2.21. Decuparea unui bazin in n sectoare.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
50
Relatia debitului devine [10]:
AiCkQ sn (2.85)
unde:
kn – coeficient la transformarea unitatilor (166,7 pentru A ha, i mm/ min
si Ql/ s; 2,778 pentru pentru A ha, i mm/ min si Ql/ s);
Cs – coeficient de scurgere ponderat (compozit);
i – intensitatea ploii pe un sector considerat;
A – suprafata bazinului.
Daca se considera o aversa de intensitate unitara si durata t intr-un interval de
sector interizocron Aj. Timpul pe care-l face apa pentru a ajunge la sectiunea de
debusare variaza pentru acest sector de la (j-1) t la t; s-a admis ca timpul de parcurs
pentru fiecare sector Aj este egal cu (j-1) t.
Figura 2.22. Hietograma unitara a sectrului Aj.
O intensitate unitara intre momentele t si t+t pe sectiunea Aj va produce un
debit Cj kj A j intre momentele t+(j-1) t si t+jt.
Debitul obtinut in sectiunea de debusare intre t si t+t este suma debitelor
rezultate din ploaie:
n
j
jjjjn AtjtikCCtQ1
])1([)( (2.86)
ij [t(j-1)t] fiind intensitatea pe sectiunea Aj la momentul t-(j-1)t.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
51
In Figura 2.23 s-a reprezentat alura hidrogramei relativ la o ploaie pentru T=
4t si pentru patru interizocrone.
Figura 2.23. Hietograma si hidrograma corespondente (intensitati constante).
Se observa ca debitul maxim rezulta intre timpul de concentrare si sfârsitul
ploii.
n
j
jjjn AkCiCtQ1
)( (2.87)
Aplicarea metodei rationale intâmpina dificultati datorita necesitatii
determinarii prealabile a linilor izocrone.
In timp metoda rationala a fost imbunatatita prin calculul informatic care
analizeaza fenomenul de curgere luând in consideratie diversi parametrii care
influenteaza curgerea: acumulare, infiltrare, integrarea automata a suprafetelor pe
tipuri de coeficienti de impermeabilitate.
Au fost introdusi coeficienti de corectie pentru repartitia spatiala a ploilor
functie de forma bazinelor:
- pentru bazine dezvoltate dupa o directie principala (latimea 0,5 lungime):
266,01
Dk (2.88)
- pentru bazine rectangulare:
Dk 005,01 (2.89)
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
52
D/2 – distanta din mijlocul bazinului la epicentrul ploii;
Figura 2.24. Hidrograma si hietograma corespondente (intensitati variabile).
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
53
O alta imbunatatire esentiala a metodei rationale a fost introducerea intensitatii
ploii functie de timp printr-o functie i(t), t variabil de la 0 la tc – timpul de
concentrare.
Debitul in sectiunea de debusare al unui bazin k la timpul t este:
)(
1
1
)(
1
)( )1(])1([km
i
kj
kn
j
jjjntk TQAtjtikCCQ (2.90)
unde:
t – timpul inter-izocrone;
n(k) – numarul de izocrone al bazinului k;
m(k) – numarul de bazine aflate in amonte de bazinul k;
Tk – timpul de parcurs al apei in talveg al bazinului k.
Se apreciaza ca metoda rationala conduce la rezultate bune in conditiile in care
dificultatile de operare sunt suplinite de programe informatice care iau in consideratie:
- determinarea sistematica a drumului parcurs de apa de scurgere pe fiecare
sector al caroiajului prin analiza conturului, cotelor de vârf, cotelor de
talveg si stabilirea liniilor de cea mai mare panta;
- stabilirea timpilor de curgere pentru fiecare tronson sau colector in toate
segmentele curgerii; obtinerea liniilor izovalore printr-o metoda
matematica si stabilirea sectoarelor izocrone, coeficienti de scurgere
compoziti si debite.
2.2.3.2 Metoda Horton
Aplicata in U.S.A. si adaptata pe baza studiilor de planificare urbana, metoda
Horton [11], constituie un model de curgere pe un sol dat.
Problema se rezolva numeric prin discretizare; fiecarui careu din grila domeniu
i se atribuie patru parametrii:
- H - altitudinea medie;
- P - coeficient de infiltratie, evaporatie [m/h];
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
54
- R - acumularea medie (m); acest termen cuprinde adsortia, umiditatea
vegetatie si acumularea depresionara;
- D - inaltimea medie a apei acumulate pe element.
Se considera ca pe fiecare element doar apa care excede R participa la curgere.
Se presupune ca inaltimea de apa cazuta excede Rtp, intensitatea neta care se ia
in calcul pentru curgere fiind determinata pentru tp-P.
Variatia inaltimii apei D pe un element intr-un interval de timp t este data de
ecuatia:
tL
QPtD
i
i
p
4
12
(2.91)
unde:
Qi/ L – debitul pe unitatea de lungime care traverseaza cota i a elementului;
acest debit este considerat pozitiv daca el intra in element si negativ daca iese.
Suma cuprinde termenii corespunzatori celor patru laturi ale elementului din
figura alaturata.
2
1 0 3
4
Debitul se calculeaza cu expresia:
nmi IDkL
Q (2.92)
unde:
k – coeficient asimilat coeficientului Manning;
D – inaltimea de apa a elementului vecin;
I – panta suprafetei libere.
m si n depind de regimul de curgere:
- laminar – m = 3; n = 1;
- turbulent – m = 3/5; n = 1/2;
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
55
- tranzitie – Horton propune: m = 1,85; n = 0,75.
Solutia se obtine prin calculul debitelor care traverseaza limitele diferitelor
elemente.
Variatia inaltimii de apa in elementul 0 este calculata prin:
tIIsemnDkPtDi
i
nii
mip
4
1
0 )()(
(2.93)
cu:
L
DHDHI ii
i
)()( 00
(2.94)
unde:
L – lungimea laturii unui element;
semn (Ii) = 1daca Ii > 0;
semn (Ii) = -1daca Ii < 0.
Pentru fiecare pas de timp, calculul se efectueaza pentru toate elementele
sectorului si furnizeaza inaltimea de apa pentru pasul de timp urmator.
2.2.3.3 Metoda Caquot
Reprezinta o varianta a metodei rationale si a fost propusa de M. Caquot in
1949. Este metoda care a fost dezvoltata de majoritatea tarilor europene, pornind de la
experienta franceza [10].
Ecuatia volumelor exprimata in bilantul factorilor care intervin in curgerea
superficiala:
])([)1(166,0 21 ctttQAH (2.95)
unde:
0,166 – coeficient de omogenitate unitati;
- coeficient de abatere spatiala; = A-;
H – inaltimea de ploaie (mm) de la 0 ;
A – suprafata (ha);
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
56
(1-) = C – coeficient de proportionalitate (coeficient de scurgere brut),
C – suprafata impermeabila/ A;
t1 + t2 – timp de concentrare;
t1 – timp de concentrare in colector (min);
t2 – timp de concentrare superficiala (min);
tc – durata la care Q Qmin; in general superioara la (t1+t2);
(t1+t2)Q – volumul stocat la suprafata, 0 ;
tcQ – volumul scurs, 0 ;
Q – debit (m3/ s).
Se presupune tc = t1 + t2.
Ecuatia se scrie:
)(166,0 Qt
HCA
c
(2.96)
unde:
H/ tc = ,i intensitatea medie pe durata tc pentru o perioada de revenire T data
sub forma:
1)()(),( AtTaTti
tb
c (2.97)
unde: b(t) este negativ.
Se poate scrie:
1)()()(6
1)( AtTaCtQ Tb
c (2.98)
Pentru tc s-a propus:
fdCc QAIt (2.99)
- coeficient numeric;
I – panta medie in lungul parcursului apei;
A – suprafata bazinului (ha);
c, d, f – exponenti; c = - (0,36 0,41); = (0,37 0,5); f = - (0,2 0,28).
Pe baza ecuatiilor precendente se obtine formula generala:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
57
ftbftbftbftbtb
T ACITa
Q)(1
1
)(1
1
)(1
1)(1
1)(
)()(6
)(
(2.100)
unde:
+ = 0,9 1,3;
= 0,5 0,9.
Pentru tc Desbordes propune ca timpul de concentrare sa fie calculat cu
expresia:
345,041,0184,069,00176,0 QIALtc [min] (2.101)
L(m), A(ha), I(m/m), Q(m3/ s).
Observatii si completari ale metodei sunt date in cele ce urmeaza:
Coeficientul C sa impune sa fie analizat functie de timpul de urbanizare pe
clase de densitate a populatiei si cladirilor pentru diferite perioade ale anului
si regiuni climatice precis determinate;
Repartitia aversei in spatiu se face dupa legea de = A-; pentru valorile
domeniul va fi 0,015 0,05;
Timpul de concentrare se propune sa fie calculat:
j j
j
cv
L
v
LTTt
0
021 (2.102)
unde:
L0, v0 – lungimea si viteza de curgere superficiala in bazinul amonte de
canalizare;
Lj, vj –lungimea si vitezele in tronsoanele canalizate;
Formulele de calcul au fost sistematizate in functie de diversi parametrii sub
forma:
wvn AICkFQ )( (2.103)
Spre exemplu pentru regiunea pariziana:
75,017,130,00 1340 ACIQ (2.104)
pentru i= 11T-0,7
; T= 10 ani.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
58
2.2.4 Metoda aplicata in România
Are la baza metoda rationala si curbele IDF elaborate de Institutul National de
Meteorologie si Hidrologie (I.N.M.H.) pentru toate zonele teritoriului tarii [12].
Pentru o suprafata (bazin) data, pozitionata intr-o zona punctiforma din tara, cu
o importanta precizata din punct de vedere al gradului de asigurare a constructiilor
debitul apelor pluviale se calculeaza cu expresia [13], [14]:
iSmQ 310 [m3/ s] (2.105)
unde:
m – coeficientul de intârziere (reducere) a ploii care tine seama de capacitatea
retelei de acumulare a unor volume de apa intre inceputul ploii si umplerea
acestora;
S – aria bazinului de canalizare (ha);
i – intensitatea ploii de calcul (normata) in l/ s, ha;
- coeficient de scurgere.
2.2.4.1 Aria bazinului de canalizare
Teritoriul se imparte in subbazine aferente fiecarui tronson din reteaua de
canalizare; stabilirea bazinelor de canalizare are la baza:
sistemul de canalizare (unitar sau separativ);
schema retelei de canalizare;
relieful si topografia terenului;trasarea canalelor de serviciu, secundare si
principale.
2.2.4.2 Intesitatea ploii de calcul (normata)
Ploaia de calcul se defineste ca fiind: ploaia cu o frecventa data care conduce
prin durata egala cu timpul de concentrare la realizarea debitului maxim intr-o
sectiune considerata a retelei de canalizare.
Frecventa ploii de calcul se adopta pe baza unui calcul tehnico-economic in
care sunt luate in consideratie:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
59
investitiile implicate in realizarea sistemului de canalizare pentru diferite
frecvente (perioade de revenire);
pagubele aduse prin depasirea capacitatii de transport a sistemului de
canalizare.
In functie de clasa de importanta a obiectivului de canalizat: I – importanta
nationala, II – importanta regionala, III – importanta locala, IV si V – importanta
redusa, sunt date prin norme asigurarile de calcul si verificare in conditii normale si
speciale de exploatare.
Tabel 2.4. Asigurarile de calcul in functie de clasa de importanta.
Clasa de importanta Conditii normale de exploatare Conditii speciale de exploatare
I 0,1 0,01
II 1 0,1
III 2 0,5
IV 5 1
V 10 3
Frecventa normata a precipitatilor in functie de clasa de importanta a
obiectivului se adopta:
Tabel 2.5. Frecventa normata a precipitatilor in functie de clasa de importanta.
Clasa de importanta a obiectivului
Frecventa normata
Platforme sau unitati de productie Localitati
I 1/5 1/3 -1/5
II 1/3 -1/2 1/3 -1/2
III 1/2 -1/1 1/2 -1/1
IV 1/1 -2/1 1/1 -2/1
In ultimii 10 ani pe baza justificarilor proiectelor si prin Hotarâre a Consiliilor
Locale intr-o serie de municipii si orase pentru zonele centrale dotate cu site istorice
s-au adoptat frecvente 1/5 sau mai mici.
In cadrul unui bazin (teritoriu) functie de gradul de risc la care sunt supuse
diferite obiective se adopta mai multe frecvente pentru calculul debitelor maxime din
ploi. Pentru tot teritoriul României s-au elaborat diagrame IDF pe baza observatiilor si
inregistrarilor meteorologice (Figura 2.25); actualizarea acestora impusa de
schimbarile regimului climatic global se realizeaza de INMH (Institutul National de
Meteorologie si Hidrologie) la o perioada de 5 – 10 ani.
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
60
Figura 2.25. Curbe de intensitate a ploilor de egala frecventa
Durata ploii de calcul
Se considera egala cu durata de curgere cea mai lunga (tc) respectiv timpul pe
care apa din ploaie il parcurge din sectiunea cea mai indepartata din bazin pâna in
sectiunea de calcul luata in consideratie:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
61
i
icsc
v
ltt (2.106)
tc tp,
unde:
tp – durata ploii de calcul;
tcs –timpul denumit de concentrare superficiala; din sectiunea (punctul) de
cadere pâna in sectiunea de canalizare:
li, vi – lungimile si vitezele medii pentru tonsoanele amonte de sectiune de
calcul.
Timpul de concentrare superficiala (tcs) depinde de numerosi factori: panta
reliefului, configuratia si tipul sistemelor de preluare a apelor din teritoriu cu vegetatie
a zonei si coeficientul de impermeabilizare a suprafetelor; se adopta functie de panta
medie a subbazinului aferent colectorului de canlizare.
Tabel 2.6. Timpul de concentrare superficiala functie de panta terenului
tcs 5 min. 10 min. 15 min.
Panta medie 5 ‰ 5 ‰ – 2 ‰ < 2‰
Aceasta constituie o aproximare importanta a metodei de calcul pentru ca o
diferenta de timp de 10 min conduce din punct de vedere al valorii intensitatilor de
calcul, pentru zonele initiale ale canalului, la diferente de pâna la 70 - 80 l/s, ha.
Determinarea teremnului li/ vi din expresia duratei de curgere se face prin
aproximatii succesive, propunând diferite viteze pentru tonsonul in calcul; calculul se
considera validat daca diferentele intre vitezele apreciate si cele rezultate efectiv nu
depasesc valori 15 – 20 %.
Coeficientul de scurgere
Se determina in functie de felul imbracamintii suprafetelor bazinelor de
canalizare; calculul se efectueaza adoptând coeficienti de scurgere diferiti pe
subbazine de canalizare:
t
ii
S
S (2.107)
unde:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
62
i – coeficient de scurgere specific pentru diferite imbracaminti ale
suprafetelor;
Si – suprafetele din componenta bazinului de canalizare.
Coeficientul de scurgere se considera constant.
Coeficientul de imagazinare "m"
Debitele rezultate din ploi se reduc cu un coeficient m in functie de durata de
curgere t astfel:
m = 0,8 pentru tc 40 min;
m = 0,9 pentru tc > 40 min.
Valorile au rezultat prin observatii si determinari efectuate pe un colector din
sistemul de canalizare Bucuresti.
Calculul coeficientului de inmagazinare poate fi exprimat analitic prin
determinarea timpului real de compensare si transmitere a debitelor in reteaua de
colectare prin programe informatice.
2.3 Elemente impuse in dimensionarea hidraulica
Dimensionarea hidraulica a retelei de canalizare comporta: stabilirea topologiei
generale a retelei; a punctelor de intrare a apei uzate in retea punctele obligate
amplasamentul statiei de epurare etapele de dezvoltare ale retelei sectiunile de calcul
ale colectoarelor alegerea tipului de material.
Conditiile de baza de dimensionare hidraulica care trebuie respectate sunt [5],
[13], [14]:
gradul de umplere - se alege pe baza diametrelor;
viteza de autocuratire - se adopta minim 0,7 m/s, pentru a se evita depunerile
suspensiilor in retea;
panta colectorului - pentru a se realiza viteza de autocuratire;
panta minima constructiva se adopta 1‰;
viteza maxima de curgere a apei uzate se adopta max. 8 m/s pentru conducte
de otel si 5 m/s pentru tuburi din beton, beton armat, beton precomprimat,
gresie ceramica, azbociment, PVC, materiale plastice.
Schema retelei de canalizare se adopta pe baza:
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
63
configuratiei amplasamentului tinand seama de punctele obligate, pante,
natura terenului de fundare si existenta apei subterane, pozitia statiei de
epurare si a emisarului;
unui studiu tehnico-economic care se bazeaza pe analiza mai multor variante
de configuratie (colector general in apropierea emisarului si paralel, colector
general dupa linia de cea mai mare panta, s.a.);
stabilirea utilizatorilor (debitelor de canalizare) pentru fiecare tronson, fie pe
baza suprafetelor aferente deservite sau debite specifice pe lungimi de
colectoare;
planuri topografice (max. sc. 1:2000 pentru DDE) avand cote in fiecare nod
al retelei; pe aceasta baza se vor stabili configuratiile canalelor stradale,
canalelor principale si configuratia colectorului general.
Debitul de ape uzate nu este constant in timp si se pot produce descompuneri
ale substantelor organice cu degajari de gaze, sectiunea canalelor se dimensioneaza
astfel incat sa nu se realizeze umplerea completa. Sectiunea functioneaza partial plina.
Gradul de umplere pe canalele care transporta ape uzate menajere este conform
tabelului urmator.
Tabel 2.7. Gradul de umplere in functie de inaltimea canalului.
Inaltimea libera a canalului, H (D), cm
Gradul de umplere (h - inaltimea apei in canal)
h/H
sub 30 0,60
35 - 45 0,70
50 - 90 0,75
peste 90 0,80
Pentru a evita depunerea materialului aflat in suspensie in apa de canalizare si
colmatarea rapida cu namol, trebuie adoptata o asemenea panta a colectorului incat
viteza efectiva de curgere sa fie cel putin egala cu viteza de autocuratire a carei
valoare este 0,7 m/s. Panta minima la care se realizeaza aceasta viteza (pentru
diametre diferite) este cea din tabelul urmator.
Tabel 2.8. Valoarea pantei colectorului pentru a realiza viteza de autocuratire.
Dn (cm) 25 30 40 50 60 80 100 120
Panta (I) 0,0035 0,0028 0,0025 0,0020 0,0017 0,0015 0,0008 0,0005
Capitolul 2. Elemente de dimensionare hidraulica a retelelor de canalizare
64
In scopul protejarii materialului de constructie a canalelor impotriva efectului
de eroziune al suspensiilor din apa se recomanda ca viteza maxima de curgere a apei
sa nu depaseasca valoarea de 8 m/s pentru conducte metalice si 5 m/s pentru alte
materiale.
Se stabileste adancimea minima pe care trebuie sa o aiba reteaua de canalizare
drept cea mai mare valoare din urmatoarele conditii:
conditia de protectie la solicitarea din trafic tuburile prefabricate curent
trebuie ingropate astfel incat deasupra boltii superioare a tubului sa existe un
strat de umplutura de minimum 80 cm
conditia de protectie la solicitarea din inghet-dezghet pentru a nu solicita
tuburile la un grad mare de rezistenta la inghet-dezghet se recomanda,
functie de zona de executie a retelei, adancimea peste creasta cel putin egala
cu adancimea de inghet
conditia de racordare a tuturor retelelor interioare la canalizare pentru
cladirile fara subsol este necesara o adancime de 100...120 cm, iar pentru
cladiri cu subsol, care au puncte de producere a apei uzate, adancimea
minima este de 200...250 cm pentru blocuri cu doua sau mai multe
subsoluri dotate cu instalatii de apa si canalizare se recurge in general la
pomparea acesteia in reteaua de canalizare si nu la ingroparea excesiva a
retelei de canalizare.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
65
3 Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
3.1 Calculul static si de rezistenta al canalelor
In cadrul calculului static si de rezistenta al canalelor se stabilesc solicitarile la
care sunt supuse elementele de constructie, necesare dimensionarii de rezistenta.
Profilul transversal al canalelor si dimensiunile peretilor se determina in functie
de sarcinile care actioneaza asupra lor si de rezistenta admisibila a materialelor din
care se executa. Sarcinile care actioneaza asupra canalelor se impart in doua categorii:
fundamentale si accidentale.
3.1.1 Sarcini fundamentale
Sarcinile fundamentale se impart in:
sarcini permanente: greutatea proprie a canalului, greutatea pamantului de
umplutura de deasupra canalului, impingerea pamantului fara suprasarcini,
presiunea interioara si exterioara a apei si greutatea apei din canal;
suprasarcini: greutatea oamenilor, a vehiculelor care circula pe arterele sub
care se gaseste canalul, precum si greutatea materialelor depozitate temporar
pe traseul canalelor.
Greutatea proprie a canalelor se determina pe baza dimensiunilor apreciate
initial ale peretilor, boltilor si radierului, tinand seama de greutatea specifica a
materialului din care se executa canalul [15].
Greutatea pamantului de umplutura de deasupra canalului consta din:
1. presiunea verticala a pamantului G1 care actioneaza asupra canalelor ingropate
in transee. Considerand ca se executa o compactare buna a umpluturii din
transee, aceasta se calculeaza cu relatia:
21
extt DBHCG
[daN/m] (3.1)
in care:
C – este un coeficient care depinde de raportul H/B;
– greutatea specifica aparenta a terenului de umplutura, [daN/m3];
H – adancimea de asezare a crestei canalului fata de nivelul terenului,
[m];
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
66
HB
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
C
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1
2
3
4
Bt – latimea transeei la nivelul crestei canalului, [m];
Dext – diametrul exterior al canalului, [m];
B – latimea transeei, [m].
Figura 3.1. Tipuri de transee.
Figura 3.2. Diagrama pentru determinarea coeficientului C.
1 – nisipuri si pamanturi vegetale uscate; 2 – nisipuri si pamanturi vegetale umede si saturate, argile compacte; 3 – argile plastice; 4 – argile curgatoare.
2. presiunea verticala a pamanatului G2 asupra canalelor executate in ramblee,
care se calculeaza cu relatia:
extDHCG 12 [daN/m] (3.2)
in care:
C1 – este un coeficient care depinde de raportul H/Dext si ale carui valori se iau
din diagrama prezentata in figura si din tabelul urmator.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
67
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
C1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16H
Dext
7
65
43
2 1
Figura 3.3. Diagrama pentru determinarea coeficientului C1.
Tabel 3.1. Natura corespunzatoare curbelor prezentate, pentru determinarea coeficientului C1
Natura curbei pentru:
Natura terenului de fundare Canale
rezemate normal
Canale rezemate pe fundatie de
beton
1 2 Roci stancoase si consolidate
3 3 Bolovanisuri, pietrisuri, nisipuri mari si medii, argile compacte
5 4 Argile de compactitate medie, nisipuri fine si prafoase compacte, argile plastice
7 6 Nisipuri fine si prafoase de compactitate medie, argile curgatoare
Pentru canalele cu diametrul exterior peste 1 m, asezat la o adancime mai mica
decat diametrul exterior, trebuie sa se tina seama si de greutatea suplimentara G3 a
pamantului din spatiile boltii superioare, care se calculeaza cu relatia [15]:
23 1075,0 extDG [daN/m] (3.3)
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
68
Figura 3.4. Canal asezat la adancime mai mica decat diametrul exterior.
Pentru canale de importanta mica, executate in transee, impingerea laterala a
umpluturii se poate lua 1/6 din presiunea verticala, repartizata uniform pe toata
sectiunea. In cazul canalelor cu sectiune mica, asezate sub ramblee sau in transee cu
latimi mari, impingerea laterala se poate lua 1/5 – ¼ din presiunea verticala. Zona de
repartitie a impingerii laterale se va socoti de la creasta canalului pana la fundatie.
Pentru calculul canalelor importante, greutatea specifica a pamantului si
unghiul taluzului natural se recomanda a se determina in laborator. Impingerea
laterala care actioneaza asupra canalelor se calculeaza cu relatia:
24502
1
tgHf [daN/m] (3.4)
in care:
– greutatea specifica a pamantului in care s-a sapat transeea de executie a
canalului, [daN/m3];
H1 – adancimea la care se calculeaza impingerea pamantului masurata de la
suprafata terenului, [m];
φ – unghiul taluzului natural al pamantului, in care s-a sapat transeea, in grade.
La calculul presiunii pamantului asupra canalelor situate in pamanturi cu apa
subterana, se va lua in considerare greutatea volumetrica a pamantului imersat.
Pentru stabilirea greutatii specifice si a valorii α:
245
2
1 02 tg (3.5)
se pot utiliza valorile din tabelul urmator.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
69
Tabel 3.2. Greutatea specifica a pamanturilor si valoarea α.
Natura pamantului [daN/m3] α
Pamant obisnuit in stare uscata (φ = 370) 1400 0,124
Pamant obisnuit in stare de umiditate naturala (φ = 270) 1600 0,188
Pamant obisnuit saturat (φ = 220) 1800 0,228
Pamant argilos uscat (φ = 450) 1600 0,086
Pamant argilos umed (φ = 200) 2100 0,245
Nisip uscat (φ = 320) 1500-1650 0,153
Nisip umed (φ = 270) 2100 0,188
Prundis uscat (φ = 350) 1700 0,136
Prundis umed (φ = 250) 2000 0,203
Presiunea exterioara a apei se ia in calcul in cazul canalelor situate in pamanturi
cu ape subterane. Se face atat verificarea de rezistenta la eforturile datorate presiunii
apei, cat si la stabilitatea la plutire. Coeficientul de siguranta la stabilitatea la plutire
se ia minimum 1,1.
Presiunea exterioara laterala p0 (componenta orizontala) pe metru de conducta
este:
220
DhD
DhFp aa [daN/m] (3.6)
in care:
F – proiectia pe verticala a suprafetei pe care se exercita presiunea, [m2];
a – greutatea specifica a apei, [daN/m3];
h – inaltimea nivelului hidrostatic deasupra crestei canalului, [m];
D – diametrul canalului, [m].
Presiunile unitare p1, p2, ..., pn sunt perpendiculare pe suprafata laterala a
conductei, repartizarea lor facandu-se dupa un cerc cu diametrul (D+h).
Figura 3.5. Presiunea exterioara a apei.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
70
Suprapresiunea (componenta verticala) pv a apei pe metru de conducta este:
cav Vp [daN/m] (3.7)
in care: Vc este volumul conductei pe 1 m, [m3].
In cazul canalelor care se executa in terenuri acvifere, suprapresiunea apei se
considera egala cu presiunea hidrostatica corespunzatoare adancimii elementului de
suprafata care se calculeaza, inmultita cu un coeficient K, a carui valoare depinde de
gradul de permeabilitate a terenului de la baza canalului.
Tabel 3.3. Valorile coeficientului K pentru terenuri acvifere.
Natura pamantului K
Stanca permeabila, omogena 0,3
Argila nisipoasa, nisip argilos 0,7 – 0,8
Argila nisipoasa, nisip argilos (imbibate cu apa)
0,8 – 0,9
Stanca puternic fisurata 0,8 – 1,0
Presiunea interioara a apei se exercita perpendicular pe suprafata interioara. Se
disting doua cazuri [15]:
canalul este umplut partial sau total cu apa, iar curgerea are loc
gravitational. In acest caz componenta orizontala a presiunii interioare pe 1
m este:
222
2
0
hhh
hFp aaha [daN/m] (3.8)
in care: Fh este proiectia pe verticala a suprafetei pe care se exercita presiunea.
Componenta verticala pe 1 m este:
cav Vp [daN/m] (3.9)
in care: Vc este volumul de apa din conducta pe metru.
Figura 3.6. Presiunea interioara a apei – canalul umplut partial cu apa.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
71
Componenta verticala pe 1 m de conducta jumatate plina este:
82
1
4
22' DD
p aav
[daN/m] (3.10)
Componenta verticala pe 1 m de conducta plina este:
4
2'' D
p av
[daN/m] (3.11)
canalul functioneaza plin, iar curgerea are loc sub presiune.
Figura 3.7. Canal functionand sub presiune – presiunea interioara.
Presiunea totala (medie) pe suprafata interioara este:
2
DHDP a [daN/m] (3.12)
Pentru canale a caror sectiune interioara nu depaseste pe cea a unui cerc de 1 m
diametru, se poate neglija influenta adancimii apei in canal asupra presiunii interioare.
Pentru sectiuni mai mari, se tine seama in calcul de variatia presiunii in raport cu
adancimea.
Greutatea apei in canal rezulta din luarea in considerare a volumului canalului
si a greutatii specifice:
vcaa pVG (3.13)
Sarcinile fundamentale – suprasarcini, care se iau in considerare la calculul
static al sectiunilor canalelor sunt:
sarcinile rezultate din depozitarea pe teren a diferitelor materiale in lungul
traseului canalului;
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
72
sarcinile mobile maxime rezultate din convoaiele care servesc pentru
calculul podurilor de cale ferata (normale si industriale);
sarcinile mobile maxime care servesc pentru calculul podurilor de sosea,
pasarelelor, etc.
Presiunile verticale care actioneaza asupra canalelor din suprasarcini se
determina cu relatia:
5,222
3
)(2
3
tZ
ZPpz
(3.14)
in care:
pz – presiunea verticala in punctul A considerat;
P – forta concentrata aplicata la suprafata terenului, [daN];
Z – adancimea punctului A considerata de la suprafata terenului, [m];
t – proiectia orizontala a distantei R dintre punctul de aplicatie a fortei P
si punctul considerat A, [m].
Figura 3.8. Presiunea verticala asupra canalelor datorata suprasarcinilor – canal cu partea superioara a crestei situata la o adancime mai mica decat latimea proiectiei orizontale a sectiunii
transversale a canalului [15].
In cazul mai multor forte (incarcari date de P1, P2, ..., Pn) se va tine seama de
influenta tuturor fortelor acestora pe baza relatiei precedente.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
73
In cazul sarcinilor mobile, se determina pozitia convoiului pentru care se
realizeaza valoarea maxima a lui pz.
Pentru canalele a caror parte superioara (creasta) este situata la o adancime mai
mare decat latimea proiectiei orizontale a sectiunii transversale a canalului, se poate
considera ca presiunea unitara pz este repartizata uniform pe intreaga latime a
proiectiei orizontale a canalului si are valoarea egala ci cea calculata conform relatiei
anterioare in punctul A.
Figura 3.9. Presiunea verticala asupra canalelor datorata suprasarcinilor – canal cu partea superioara a crestei situata la o adancime mai mare decat latimea proiectiei orizontale a sectiunii
transversale a canalului [15].
In aceste conditii presiunea verticala G4 rezulta din relatia:
extz DpfG 4 [daN/m] (3.15)
in care f este coeficientul dinamic ale carui valori se determina astfel:
pentru autovehicule H
f3,0
1 , in care H ≥0,5 m este adancimea crestei
canalului, [m];
pentru vehicule de cale ferata si piste pentru aerodromuri H
f6,0
1 , in
care H ≥0,5 m este adancimea crestei canalului, [m];
pentru vehicule pe senile f = 1.
Cand aceste conditii nu se realizeaza, se va tine cont de repartizarea reala a
presiunilor asupra canalului.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
74
0,02
0,05
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,91
1,11,2C2
1 2 3 4 5 6H
300
400
500600
700
800
900
1000
1200
1300
1400
Dext =1500
Pentru calculul canalelor situate sub cai de comunicatii, pentru un convoi de
calcul, presiunea verticala totala G4’ se poate calcula cu relatia:
PCfG 2'4 (3.16)
in care:
f – coeficient dinamic;
C2 – coeficient care depinde de adancimea H, a crestei canalului si de latimea
Dext. a acestuia si a carui marime se determina conform diagramei din figura de mai
jos;
P – sarcina concentrata pe roata osiei celei mai incarcate, a celui mai greu
vehicul din convoiul de calcul (vehicul supraincarcat), la care se calculeaza.
Figura 3.10. Diagrama pentru determinarea coeficientului C2 pentru calculul canalelor situate sub cai de comunicatie pentru convoaiele de calcul.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
75
3.1.2 Sarcini accidentale
Sarcinile accidentale iau nastere in urma punerii sub presiune a canalelor.
Verificarea rezistentei canalelor se face la o presiune de 0,6 atm, aceasta sarcina
considerandu-se accidentala in cazul punerii sub presiune a canalului la ploi
torentiale.
3.1.3 Calculul static al sectiunilor
Cu ajutorul sarcinilor evaluate ca mai sus se calculeaza momentele si fortele
normale la nastere, cheie, la 450 si la radier, folosindu-se metodele obisnuite. Pentru
determinarea acestor eforturi va trebui in prealabil sa se stabileasca modul de
rezemare a canalului. Se iau in considerare trei feluri de rezemari: axiale, poligonale
si orizontale.
Figura 3.11. Tipuri de rezemare a canalelor – a) axiala; b) poligonale; c) orizontala.
Rezemarea axiala este cea mai dezavantajoasa, deoarece produce eforturile cele
mai mari. Ea trebuie corectata prin realizarea unui pat de rezemare corespunzator sau
la canalele pe piloti, prin prevederea a cel putin doua randuri de piloti. In terenuri
stancoase, varfurile neamenajate ar putea sa formeze reazeme la distante mari, care ar
solicita canalul la incovoiere si de aceea trebuie prevazut un pat de nisip (0,10-0,15
m).
Rezemarea poligonala (curba, circulara) este avantajoasa indeosebi pentru
tuburile circulare sau clopot.
Rezemarea orizontala este recomandabila pentru terenurile mai slabe si la
dimensiuni nu prea mari ale canalului.
Pentru diferitele tipuri de rezemare, tratatele de specialitate dau tabele pentru
calculul momentelor si fortelor normale, in functie de coeficientii corespunzatori
diferitelor feluri de incarcari.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
76
Dupa stabilirea momentelor si fortelor normale aferente diferitelor categorii de
terenuri, in diferite puncte ale canalului, pentru dimensionarea sectiunilor, se vor
insuma momentele si fortele normale in doua ipoteze:
numai sarcini fundamentale;
sarcini fundamentale si sarcini accidentale.
Gruparea sarcinilor se va face astfel incat in diferitele sectiuni sa se obtina
eforturile cele mai mari. Nu se considera ipoteza in care canalul este plin cu apa si
pamantul din jurul canalului indepartat, care se va lua in considerare numai in cazuri
speciale apreciate de proiectant.
Verificarea rezistentelor in sectiune se va face cu relatia:
W
M
A
Na [daN/m
2] (3.17)
in care:
N – forta normala in sectiune, [daN];
M – momentul in sectiune, [daN∙cm];
A – suprafata sectiunii, [cm2];
α – coeficient (de obicei 0,6);
W – modulul de rezistenta, [cm3].
Rezistentele admisibile pentru sectiuni de beton sau beton armat nu vor depasi
pe cele prevazute in standardele in vigoare.
3.2 Calculul conductelor pentru impingerea cu scut
Peformanta solicitata pentru conductele de impingere trebuie sa fie calculata
pentru diferite influente ale exploatarii ulterioare, precum si pentru diferite
circumstante ce pot sa apara pe perioada de executie.
Eforturile structurale si dinamice ce rezulta din incarcarile din trafic ale
conductelor, precum si actiunile dinamice in caz de cutremure sunt discutate in
sectiunile urmatoare.
Aria de aplicatie cuprinde conducte cu sectiune transversala circulara din beton
armat, otel, azbociment si argila vitrifiata care sunt presate sau impinse prin metoda
de instalare a conductelor fara sapatura cu deplasare a solului prin impingere sau
forare cu traiectorii rectilinii sau curbe, in pamanturi coezive sau necoezive [16].
ATV-A 161E poate fi utilizat in acest sens pentru:
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
77
instalarea conductelor cu sectiuni transversale derivate din sectiunea circular;
instalarea conductelor prin presare, impingere sau tragere, in combinatie cu o
metoda de indepartare a pamantului;
instalarea conductelor batute cu energie dinamica;
instalarea conductelor din materiale flexibile - plastic si GRP (secventa de
calcul a acestora, este analoga celei pentru conducte de otel, cu proprietatile de
material care pot fi luate din ATV-A 127E)
Pentru realizarea unui calcul structural conform cu ATV-A 161E, este necesara
cunoasterea urmatoarelor proprietati ale conductei, conditiile de instalare si
incarcare si conditiile procesului [16]:
o Proprietatile conductei:
Dimensiune nominala (DN/ID);
Material, forma sectiunii transversale, dimensiunile si lungimea
conductelor;
Tipul de imbinare a conductelor si inelele de transfer a presiunii;
o Instalarea si conditiile de incarcare:
Adancimile de pozare (minim, maxim);
Incarcarile de trafic (conform DIN 1072 sau DS 804 sau alte
incarcari de trafic);
Incarcarile plane;
Distanta de impingere;
Tipul de pamant cu informatii despre greutatea pe unitatea de
volum, deasupra sau sub nivelului apei si unghiul de frecare intern;
Efectele temperaturii in conditii de executie si de exploatare;
Alte incarcari (de ex. ale structurilor);
Nivelul apelor subterane, maxim/minim in conditiile de executie si
de exploatare;
Gradul de agresivitate al apelor subterane, al pamantului si
mijloace de transport conform DIN 4030 sau, pentru materiale
metalice;
Gradul de umplere;
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
78
Suprapresiunea interna (calculul presiunii nivelului apei deasupra
coroanei conductei);
Vacuum intern;
Suprapresiunea la instalarea cu aer comprimat;
Forta maxima de impingere (statii principale si intermediare de
impingere);
Modelul si dimensiunile statiilor principale si intermediare de
impingere;
Raza planificata orizontala si verticala a axei de impingere’
Presiunea externa cand se foloseste lubrifiere si mediu suport;
Forte de ghidare si strangere;
o Conditii tehnice:
Metoda de impingere;
Supralargirea masinii de microtunelare si scut;
Tolerante ale masinii de microtunelare si scut;
Aranjarea cabinelor de conducere;
Utilizarea lubrifiantilor si a mediului suport;
Raza minima pentru comanda impingerii cu informatii asupra
orificiilor maxime de imbinare;
Retentia de apa.
Parametrii importanti de intrare pentru calcularea rezistentei structurale a
conductelor si a conditiilor de exploatare si executie, sunt colectati in formulare tip.
In cazuri speciale (de ex. adancimi mari de ingropare, pante mari, cresteri de
presiune, roca), este necesar sa se furnizeze rapoarte de evaluare ale pamantului sau
detalii aditionale asupra incarcarilor, adaptate la cerintele metodei de impingere.
3.2.1 Incarcare perpendiculara pe axa conductei
Pe perioada executiei si exploatarii apar multe situatii neprevazute si incarcari
suplimentare. Incarcarea critica trebuie stabilita pe baza conditiilor locale.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
79
3.2.2 Incarcarile date de pamant
Toate conductele acoperite cu pamant fac obiectul unei sarcini mari, datorata de
obicei incarcarii date de pamant, sau indirect datorita actiunilor transferate prin
pamant cum ar fi incarcarile de la suprafata si cele transmise prin fundatii.
Determinarea eforturilor din pamantul care actioneaza asupra conductei este foarte
importanta pentru stabilitatea tipului de conducta. Aceasta presupune cunoasterea
tipurilor de pamant si a proprietatilor acestora pe baza studiilor geotehnice. Daca nu
este disponibil un calculul sigur al acestora din rapoarte, pot fi utilizate valorile date
in standarde unde pamanturile sunt impartite in 4 categorii conform ATV-A 127E.
Coeziunea, care influenteaza suportul orizontal si reduce incarcarea verticala, este
neglijabila la determinarea incarcariilor date de pamant. Tipurile de teren care se
umfla in contact cu apa trebuie sa fie tratate cu atentie. De obicei, stabilitatea acestora
este atat de mare, incat pentru supralargiri, sectiunea sapaturii este stabila fara sa fie
sprijinita, astfel nu exista rezistenta la umflare. Incarcarile date sau transmise de
pamant sunt: incarcarile din greutatea pamantului de deasupra conductei, presiunea
activa, incarcari din fundatii, incarcari din trafic (traficul pe strazi, cai ferate,
aeroporturi). De asemenea tot incarcari pependiculare pe axul conductelor sunt si
urmatoarele: greutatea proprie a conductei, presiunea din interiorul conductelor atunci
cand functioneaza sub presiune, vacuum, presiunea apei sunterane, presiunea
exercitata de mediul suport, presiunea data de aerul comprimat din interiorul
conductelor. Pentru a realiza o dimensionare corecta si pentru a evita omiterea unor
incarcari, conductele trebuie dimensionate cel putin la valorile din tabelul urmator.
Tabel 3.4. Fortele minime pentru dimensionarea incarcarii perpendiculare pe axa conductei, conform ATV-A-161E [16].
Forte de sectiune minima
Fortele pe sectiunea minima pentru imbinari fara goluri
(z/d3=1,0)1)
Dimensiunea minima de taiere pentru conducte
de otel2)
Mcoroana
2mr33
2mr30
2mr24
Mlinie de bolta
2mr33
2mr30
2mr24
Minvers
2mr33
2mr30
2mr24
Ncoroana
mr100 mr90 mr130
Nlinie de bolta
mr200 mr180 mr260
Ninvers
mr100 mr90 mr130
1) Pentru conducte de otel DN/ID > 4000, conducte din azbociment DN/ID > 1900, conducte din argila vitrificata DN/ID > 1000, cand urmatoarele conditii sunt indeplinite, pe intreaga durata a instalarii, un mediu de suport si lubrifiere trebuie presat continuu si succesiv pe toata lungimea tunelului de instalare a conductelor. Pozitia utilajului de instalarea a conductelor trebuie verificata continuu, ca inaltime si largime, iar rezultatele trebuie consemnate fara goluri. Ghidajele pentru inaltime si laterale trebuie instalate cu grija, iar fortele preselor principale, intermediare si de ghidare trebuie controlate si consemnate in mod continuu.
2) Reactia de stratificare nu trebuie aplicata.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
80
3.2.3 Incarcare pe directia axei conductei
In afara de sarcinile perpendiculare pe axa conductei care apar in faza de
executie pentru toate metodele de montare a conductelor fara sapatura, prin impingere
sau forare, exista de asemenea, incarcari pe directia axiala, care apar datorita
introducerii fortei necesare in timpul impingerii, presarii, baterii sau a tragerii
conductei.
Scopul fortei aplicate este sa invinga rezistenta la penetrare pe care o intampina
capul de forare si ghidaj, sau segmentul frontal al scutului, precum si rezistenta
datorata frecarii dintre suprafata exterioara a masinii de microtunelare sau a scutului,
si a coloanei de tubaj si pamant (frecarea de suprafata).
Aceasta este calculata dupa cum urmeaza:
V ≥ PE + ΣR,
unde: V = forta rezultata din impingere
PE = rezistenta la penetrare
ΣR = rezultanta fortelor de frecare
Figura 3.12. Rezistenta la penetrare si forta de frecare.
Forta de impingere este dependenta de metoda de instalare (metoda cu dislocare
sau cu inlaturare a pamantului), tipul de instalare (statica sau dinamica), tipul de
pamant, adancimea de acoperire, distanta de instalare, starea suprafetei conductei, ca
si detalii de executie cum ar fi viteza de instalare, mediul suport si, daca este necesara,
presiunea apei la suprafata de lucru, supralargirea si lubrifierea coloanei de tubaj.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
81
Fortele de impingere provocate de blocari bruste si traversari curbe planificate
sau neplanificate (traiectorii curbate) pot cauza cresterea brusca a acestora.Valvele de
suprapresiune din statiile de impingere si afisarea corespunzatoare pe monitorul
consolei de comanda trebuie sa asigure in acest caz ca valorile premise ale fortelor de
impingere sa nu fie depasite.
Estimarea corecta a fortelor de impingere necesare in cazul instalarilor fara
sapatura este de o mare importanta pentru:
alegerea si dimensionarea conductelor;
determinarea distantei de impingere si a numarului de spatii intermediare;
modelul de put de lansare si de contrafort.
In cele ce urmeaza vor fi discutate metodele de calcul pentru determinarea
fortelor de impingere, impartite dupa rezistenta de penetrare si rezistenta de frecare
care au fost special dezvoltate pentru metoda cu inlaturare a pamantului in care
coloana de tubaj este impinsa sau presata.
In scopul de a reduce forta de impingere determinata anterior, care va fi
preluata de coloana de tubaj, sunt disponibile urmatoarele posibilitati, care sunt
dependente de metoda de instalare:
Reducerea rezistentei de frecare;
Decuplarea rezistentei de penetrare si a rezistentei de frictiune;
Decuplarea sectionala a rezistentei de frecare prin intermediul statiilor de
impingere intermediare;
Introducerea cuantificata a fortelor de impingere in mai multe puncte din
coloana de tubaj.
3.2.4 Rezistenta la penetrare
In functie de metoda de impingere, rezistenta de penetrare este constituita din
cele ce urmeaza:
Rezistenta la muchia de taiere (Ps);
Forta presiunii de contact (PA);
Forta suport (PST).
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
82
Tabel 3.5. Sumar al rezistentei de penetrare (PE) in functie de tipul masinii de microtunelare [16]
Pe Metoda
Ps PB
PA PST
X X X Masina scut cu excavare partiala si suport de aer comprimat (SM-T3)
X X Scuturi manuale cu suport de aer comprimat (pamant instabil); masini scut cu excavare partial hidraulica; masini scut deschise cu excavare partial mecanica si suport partial (SM T2); cazuri speciale SM-T2S si SM-T4S ca si scuturi oarbe (SM-B)
X X Masini scut pentru excavare mecanica deschisa partiala (de obicei cu un excavator fix instalat) si suport natural pentru suprafata de lucru (suprafata de lucru fara suport)
X X Toate metodele de microtunelare cu exceptia microtunelarii cu inlaturare a pamantului prin forare si ghidare a capului de taiere a transportorului elicoidal, masini scut cu excavare totala a suprafetei (cu exceptia masinilor scut cu excavare completa de suprafata cu suport natural (suprafata de lucru fara suport), masini scut cu excavare mecanica partiala si suport de aer comprimat (SM-T3)
X Metode de foraj prin gaurire, microtunelare cu inlaturare a solului prin gaurire si ghidare a capului de taiere a transportorului elicoidal, scuturi manuale deschise cu suport natural (suprafata de lucru fara suport)
X Masini scut pentru excavare mecanica partiala, deschisa, ca si pentru excavare totala deschisa, de suprafata completa, ambele cu suport natural (suprafata de lucru fara suport)
X Scut manual cu suport de aer comprimat (numai pentru roca solida)
Scut manual cu suport natural (suprafata de lucru fara suport) in piatra solida (PE = 0!)
Rezistenta la muchia de taiere (Ps) este generata in timpul apasarii muchiei
de taiere a masinii de impingere sau scut in pamant. In functie de tipul acesteia, in fata
lamei de taiere se formeaza zone de curgere similare prabusirii, sau deformarii
pamantului. Rezistenta la muchia de taiere este drastic influentata de tipul si pozitia
utilajelor de excavare si in special de posibilitatea acestora de eliberare a muchiei de
taiere a scutului. In acest caz, rezistenta de taiere poate fi ignorata.
Presiunea de contact (PA) este forta cu care este apasat utilajul de excavare
(cap de foraj, excavator instalat fix, sau masina de taiere cu brat) pe directia de forare.
Intensitatea acesteia este aleasa astfel incat utilajul de excavare sa functioneze la
parametrii maximi.
Presiunea de contact se calculeza asftel:
AA pAP 1 [kN] (3.18.)
Unde:
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
83
2
11 4/ dA aria capului de foraj
d1 diametrul capului de foraj [m]
pA presiunea de suport a capului de foraj [kN/m2]
Forta suport (PST) este forta care este aplicata cu suport natural (formarea unei
pene de pamant cu panta naturala), suport mecanic, suport de aer comprimat pentru
echilibrarea presiunii pamantului la suprafata de lucru si/sau presiunea apei subterane.
Este determinata ca produs dintre presiunea suport necesara pSt si aria suprafatei de
lucru.
Figura 3.13. Combinarea intre rezistenta de penetrare pentru scuturi cu suport mecanic si/sau excavare totala a suprafetei [16].
Pentru scuturi cu suport mecanic la suprafata de lucru (cadre frontale sau capete
de taiere cu racleta) forta suport este furnizata de forta presiunii de taiere. Cu masinile
scut cu excavare totala a suprafetei si scuturi cu suport mecanic, rezistenta de
penetrare care consta in presiunea constanta si fortele de suport este denumita in
literatura rezistenta de suprafata (PB).
Rezultatul diferitelor abordari de calcul pentru rezistenta de taiere in
functie de diametrul cutitului este prezentat in figura urmatoare. In aceasta privinta, se
pun urmatoarele conditii:
Nisipul, dens stratificat cu B = 22 kN/m3 si = 42°
Adancimea de taiere ts = 20 mm
Adancimea de acoperire h = 3.0 m
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
84
Rezis
ten
ta l
a p
en
etr
are[kN
]
Diametrul masinii-scut
Figura 3.14. Rezistenta de penetrare calculata functie diametrul masinii-scut [16].
Pentru variatii foarte mari ale rezistentei de penetrare, se poate considra ca nu
exista o baza sigura de planificare pentru estimarea acesteia. In concluzie, urmarirea
continua a executiei are un rol foarte important pentru prevenirea deteriorarii pe
durata imbinarii, sau pentru a lua o decizie asupra aplicarii fortei maxime de
impingere care poate sa depaseasca rezistenta la penetrare si rezistenta la frecare.
3.2.5 Calculul fortei suport sau a rezistentei de suprafata
Forta suport sau rezistenta de suprafata trebuie sa fie mai mica decat presiunea
activa a pamantului pentru a preveni fenomenul de subsidenta, dar nu mai mare decat
presiunea pasiva a pamantului, in scopul de a exclude alunecarea suprafetei. Valoarea
optima pentru forta suport este in zona presiunii pamantului in repaus.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
85
Figura 3.15. Deformarea suprafetei determinata de forta suport [16].
3.2.6 Calculul conductelor instalate prin batere
Calculele anterioare se aplica pentru conductele care au fost presate sau
impinse intr-o cavitate creata prin introducerea unei incarcari statice cu inlaturarea
sau dislocarea pamantului.
In cazul utilizarii energiei dinamice pentru baterea conductelor, in conformitate
cu ATV-A 161E trebuie luate masuri speciale. Este necesar ca, "Conductele care sunt
instalate prin energie de batere sau prin vibratie sa solicite ca in special efectele
energiei cinetice a presiunii pamantului, forta de lovire, dimensiunile minime si
comportamentul de curbare sa fie investigate in mod particular"
In cele ce urmeaza este prezentata o propunere de calcul, care este bazata pe
investigatii amanuntite teoretice si experimentale in laborator ca si pe santierele de
constructii pentru instalarea conductelor de otel prin intermediul "Baterii conductelor
cu parte frontala deschisa" conform EN 12889.
Se presupune aici ca pamantul pe peretele conductei si regiunea de supralargire
este fortat in principal spre interior si apoi inlaturat datorita formei speciale a inelului
de taiere.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
86
Figura 3.16. Forma inelului de taiere.
In completa concordanta, investigatiile de laborator si cele de pe santier, ca si
calculele teoretice aferente, au aratat ca datorita greutatii proprii a pamantului si a
incarcarii de trafic, incarcarile exterioare si presiunea pamantului in cazul conductelor
din otel instalate dinamic, sunt substantial mai mici decat valorile corespunzatoare
rezultate din ATV-A 161E. Suplimentar, acestea cad sub presiunile prescrise ale
pamantului pentru conditiile initiale de tensiune din subsol. De aceea, in acest caz,
ipoteza modelului mecanic al pamantului in conformitate cu ATV-A 161E pentru
teoria buncarului nu se poate aplica.
Aceasta inseamna ca un calcul corect al incarcarilor perpendiculare pe axa
conductei este posibil doar cu un Calcul de Element Finit, de exemplu, pe baza
urmatoarelor ipoteze de model geotehnic:
- Semispatiu izotropic;
- Conditie de deformare uniforma in sectiune verticala pe directia de impingere;
- Materialul are comportare liniar elastica, de exemplu conform cu conditiile de
limitare Mohr-Coulomb;
- Conditii de tensiune primara neomogena.
Implementarea secventei de constructie si a interactiunii conducta-pamant a
fost realizata prin metoda de calculare dezvoltata de Prof. Dr.Ing. Stein & Partner
GmbH, Bochum, Germany (S&P) [17].
In afara de calculele de Element Finit mentionate anterior, este posibila
realizarea calculului structural al conductelor deschise batute conform ATV-A 161E
prin dispersie reducand efectul incarcarii reale. In acest caz, datorita introducerii
incarcarii dinamice, o posibila existenta a coeziunii sau coeziunea aparenta nu trebuie
aplicata. De asemenea, unghiul de frecare trebuie redus la 2/3. Pe baza acestor
rezultate, toate evaluarile trebuie sa se desfasoare in conformitate cu ATV-A 161E.
Dimensiunile minime pot fi ignorate cand se folosesc conducte de otel sudate.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
87
Tabel 3.6. Faze ale modelului de calcul numeric.
Pasul Secventa de constructie Simulare in model
1 In acest pas lucrarile nu sunt incepute
Conditia de tensiune primara
2 Muchia de taiere este situata in nivelul de calcul
Instalarea (fictiva) unei conducte de otel deschisa cu diametrul exterior al muchiei de taiere si rigiditate teoretic infinita
3 Conducta produsa este situata in nivelul de calcul
- Inlaturarea conductei (otel fictiv) - Inlaturarea miezului de pamant, inclusiv taietura - Instalarea unei conducte de productie cu dimensiunea sectiunii si proprietati de material reale
3.2.7 Calculul conductelor instalate prin metoda de dislocare a pămantului
La constructia galeriilor forate prin metoda de dislocare a pamantului, acesta
nu este transportat la suprafata, ci este depozitat in imediata vecinatate a forajului in
subsol prin compactare. In galeriile astfel create, conductele cu diametre mai mici (cu
supralargire) sau de acelasi diametru (fara supralargire) sunt de obicei trase sau
impinse imediat dupa capul de dislocare sau mai tarziu, folosind un expandor. In
prezent, nu exista nici o metoda standardizata pentru determinarea inarcarilor
preconizate pentru conductele instalate prin intermediul metodei de dislocare a
pamantului, in ATV-161E, ci este doar recomandat sa se realizeze determinarile
propuse cu adaptarile corespunzatoare.
„Adaptarile corespunzatoare” aferente se refera in special la precizarile din
modelul elementar din ATV-A 161E, iar "largirea spatiului la coroana sau formarea
unui inel circular” rezulta din inlaturarea pamantului pe parcursul executiei galeriei.
Se preconizarea ca aceasta nu apare atunci cand se aplica aceasta metoda.
In cele ce urmeaza sunt facute propuneri pentru determinarea incararilor axiale
si perpendiculare preluate de conducta, pe baza adaptarilor corespunzatoare, acestea
fiind verificate prin experimente, facandu-se diferenta intre:
Metoda de dislocare a pamantului cu supralargire;
Metoda de dislocare a pamantului fara supralargire.
Calculul fortelor din incarcarea determinata a pamantului si incarcarile laterale
fata de axa conductei care trebuie de asemenea considerate, ca si evaluarile care se
impun, vor fi efectuate in conformitate cu ATV-A 161E.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
88
3.3 Comportarea retelelor de canalizare
3.3.1 Comportarea retelelor de canalizare la actiunile din exploatarea normala
In exploatarea normala acest gen de structuri sunt solicitate la o serie de actiuni
statice ca: greutatea proprie, presiunea verticala a pamantului, impingerea activa a
pamantului, presiunea hidrostatica precum si actiuni cu caracter dinamic provenite din
circulatia mijloacelor de transport sau in cazul in care se pompeaza din presiunea
hidrodinamica rezultata ca urmare a modificarii bruste sau foarte rapide a regimului
de curgere al apei (lovitura de berbec).
Comportarea structurii la actiunile din exploatarea normala este influentata in
principal de modul de interactiune al structurii cu patul de fundare si pamantul de
umplutura [18].
In functie de natura materialului, caracteristicile de rigiditate ale structurii,
caracteristicile fizico-mecanice ale patului de fundare si a pamantului de umplutura,
pe perioada exploatarii normale se pot deosebi trei categorii de comportare a acestui
gen de structuri si anume:
structuri rigide;
structuri semirigide;
structuri flexibile.
Stabilirea categoriei de comportare se poate face in functie de o marime
adimensionala, denumita indice de flexibilitate.
Pentru conductele circulare indicele de flexibilitate se poate calcula cu relatia:
3
0
0
2
1
112
h
R
E
EI fc
(3.19)
in care:
E0 – modulul de deformatie al pamantului de umplutura;
E – modulul de elasticitate al materialului din care se realizeaza
conducta;
, 0 – coeficientii lui Poisson, al pamantului, respectiv al materialului
din care se realizeaza conducta;
R – raza medie a conductei;
h – grosimea peretelui conductei.
In functie de valoarea indicelui de flexibilitate Ifc, conductele circulare
pot avea urmatoarele categorii de comportare:
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
89
conducte rigide daca Ifc<2;
conducte semirigide daca 2≤Ifc≤10;
conducte flexibile daca Ifc>10.
Pentru radierul canalelor colectoare sau al galeriilor avand sectiune transversala
patrata sau dreptunghiulara, stabilirea categoriei de comportare al acestuia se poate
face calculand indicele de flexibilitate cu relatia [18]:
3
010
h
l
E
EI fc (3.20)
in care:
E0 – modulul de deformatie al terenului de fundare ;
E – modulul de elasticitate al materialului colectorului;
l – semideschiderea radierului;
h – grosimea radierului.
In functie de valoarea indicelui de flexibilitate, radierele se incadreaza in una
din urmatoarele categorii de comportare:
radiere rigide daca Ifc<1;
radiere semirigide daca 1≤Ifc≤10;
radiere flexibile daca Ifc>10.
Conductele rigide au deformatii mici sub actiunea incarcarilor curente de
exploatare si ca urmare raspunsul terenului de umplutura pe latimea acesteia este
practic nul, cunoscut fiind faptul ca pentru a se dezvolta presiunea pasiva a
pamantului sunt necesare deformatii relativ mari ale conductei si masivului de
pamant.
Conductele flexibile au deformatii mari si in consecinta sunt create conditii
pentru dezvoltarea presiunii pasive a pamantului de umplutura si ca atare se poate
conta pe un raspuns lateral al masivului de pamant.
Trebuie atrasa atentia ca pentru a putea conta pe un raspuns corespunzator al
pamantului de umplutura sunt necesare urmatoarele:
compactarea patului de fundare;
efectuarea umpluturilor cu material sortat a caror dimensiune maxima a
granulei sa nu depaseasca 16 mm;
compactarea umpluturii in straturi pe cel putin 75% din inaltimea conductei;
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
90
asigurarea unui grad de compactare a umpluturii de cel putin 95% pe fiecare
strat.
Stabilirea categoriei de comportare a conductelor cu sectiune circulara are o
mare importanta pentru definirea cat mai corecta a modelelor de calcul si determinarii
unei stari de eforturi si deformatii cat mai apropiata de starea reala.
Odata stabilita categoria de comportare se pot dezvolta modele de calcul
diferentiate pentru calculul starii de eforturi si deformatii. De asemenea criteriile de
verificare si dimensionare din conditii de rezistenta si stabilitate sunt mai usor de
aplicat functie de categoria de comportare intrucat:
la conductele rigide dimensionarea rezulta practic din conditia de rezistenta,
conditia de stabilitate fiind indeplinita;
la conductele flexibile dimensionarea rezulta din conditia de stabilitate in
timp ce pentru conductele semirigide trebuie efectuate ambele verificari.
3.3.2 Comportarea structurilor ingropate la actiunea seismica
Datele privind comportarea lucrarilor subterane arata ca la cutremure cu
intensitate mare structurile acestora au suferit avarii serioase si diferentiate in functie
de adancimea de ingropare, dat fiind faptul ca la adancimi relativ reduse nu se produc
modificari sensibile ale parametrilor undelor seismice, in timp ce odata cu cresterea
adancimii de ingropare are loc o reducere a principalilor parametri de intensitate a
cutremurelor (deplasari, viteze si acceleratii ale particulelor de pamant).
Avariile lucrarilor subterane sunt provocate de un complex de fenomene fizice
care insotesc miscarea seismica, ca: desprinderi, ruperi, lunecari, prabusiri in masivul
de pamant, dar si de modificarea starii de eforturi si deformatii in masiv precum si de
distorsiunile care apar in campul acestora, determinate de prezenta lucrarilor
subterane [18].
Avariile provocate de miscarea seismica pot fi grupate in doua mari categorii:
forfecari si lunecari in masivul de pamant;
degradari de natura tectonica.
Prima categorie de avarii apare ca urmare a unor modificari disjunctive in
scoarta terestra cu efecte de deplasari de forfecari in masiv. Aceste deplasari ale
masivului antreneaza deplasari similare ale lucrarii subterane inglobate. De obicei
astfel fenomene se produc in zone relativ bine cunoscute prin studii geologice si
seismologice, adeseori de-a lungul faliilor active.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
91
Un alt gen de lunecari se pot produce prin lichefieri sau reduceri ale stabilitatii
la alunecare a versantilor.
Practic sunt greu de proiectat lucrari subterane capabile sa reziste la asemenea
macrodeplasari ale masivului de pamant, de aceea se cauta evitarea zonelor si
amplasamentelor unde sunt probabile asemenea fenomene.
O a doua categorie de avarii se datoreaza efectului de propagare a undelor
seismice in masivul de pamanat si in lucrarea subterana inglobata.
Sub efectul undelor seismice atat masivul de pamant cat si lucrarea subterana
efectueaza miscari oscilatorii, in urma carora poate apare o schimbare semnificativa a
starii de eforturi si deformatii, atat in structura cat si in masivul de pamanat. Aceste
schimbari pot produce avarii grave care sunt greu de remediat si necesita eforturi de
investitie importante la care se adauga toate inconvenientele legate de intreruperea
functionarii sistemului.
Statisticile si literatura de specialitate contin relativ putine date privind
ingineria seismica a constructiilor pentru transportul apei. Cu toate acestea practica a
aratat ca retelele edilitare sunt in general mai vulnerabile la actiunea seismica in
comparatie cu alte constructii.
Sensibilitatea lor la actiunea seismica se datoreaza faptului ca ele se desfasoara
pe zone extinse, cu o varietate mare a caracteristicilor fizico-mecanice ale terenurilor
in care sunt amplasate si in general in terenuri relativ slabe.
Gradul de vulnerabilitate ridicat al acestui gen de lucrari a condus la adoptarea
unor strategii specifice privind protectia acestor structuri la actiunea seismica.
O prima strategie porneste de la conceptul admiterii oricaror tipuri de avarii, cu
conditia ca ele sa nu puna in pericol vieti omenesti.
Aceasta strategie are din pacate numerosi sustinatori, existand parerea ca nu
este posibil si nu ar fi economic sa se previna avariile care pot surveni in timpul unui
cutremur puternic.
A doua strategie, mai rationala, are la baza conceptul admiterii unor avarii
controlate, care sa nu conduca la scoaterea totala din functiune a sistemului de
alimentare cu apa si canalizare, cu conditia ca, costurile necesare pentru remedierea
avariilor produse de cutremure sa nu depaseasca costul initial al investitiei necesare
prevenirii acestor avarii.
Adoptarea celei de a doua strategii este reclamata si de necesarul de apa sporit
in perioada imediat urmatoare a unui seism puternic, atat pentru consumul populatiei,
dar mai ales pentru stingerea incendiilor care se produc adesea dupa o miscare
seismica puternica.
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
92
Din experienta comportarii la actiunea seismica a retelelor de alimentare cu apa
urbane s-au desprins urmatoarele constatari mai importante:
degradari de amploare ale retelelor s-au inregistrat la cutremure de
intensitate mai mare de 8 MM;
natura terenului influenteaza comportarea, constatandu-se deteriorari mai
pronuntate in cazul terenurilor aluvionare si al pamanturilor afanate;
pozarea conductelor pe terenuri cu variatii mari ale proprietatilor fizico-
mecanice de-a lungul traseului, fara masuri suplimentare de protectie
antiseismica, conduce la inrautatirea comportarii la cutremur;
avarierea conductelor se produce prin:
rupturi transversale;
rupturi in zona imbinarilor rigide;
rupturi in zonele de rigidizare (masive de ancoraj, camine, fundatii de
cladiri);
smulgeri ale imbinarilor elastice.
cele mai multe avarii au suferit conductele la care traseul a coincis cu
directia de propagare a undelor seismice inregistrandu-se avarii tipice:
smulgerea capetelor tuburilor din mufe, distrugerea pieselor de legatura,
craparea transversala, strivirea locala a conductelor in zona de imbinare;
conductele de otel au rezistat cel mai bine la solicitari seismice, fiind urmate
de conductele din beton armat, beton armat precomprimat, mase plastice,
fonta, azbociment, beton simplu, bazalt artificial, materiale ceramice.
Multitudinea avariilor posibile, dar mai ales evitarea scoaterii totale din
functiune, impune respectarea unor masuri si recomandari de protectie antiseismica
pentru retelele edilitare, dupa cum urmeaza [18]:
alegerea unui traseu astfel incat fundarea sa se faca pe un teren cat mai bun;
evitarea traseelor prin terenuri abrupte, iar cand astfel de terenuri nu pot fi
evitate, sa se prevada masive de ancoraj echipate cu imbinari flexibile in
amonte si aval;
alegerea adancimii conductei astfel incat sa permita o interventie cat mai
usoara in caz de avarii;
evitarea umpluturilor de pamant care pot ceda la o eventuala miscare
seismica, producand avarierea conductelor;
Capitolul 3. Elemente de calcul de rezistenta a canalelor
93
verificarea calitatii fiecarui tub in parte si a pieselor de legatura, pozarea
tuburilor pe un pat amenajat bine compactat si rezemarea tuburilor pe un
unghi la centru de cel putin 600;
compactarea ingrijita in straturi de cca. 20-30 cm a umpluturilor din jurul si
de deasupra conductei, pana la nivelul terenului natural; gradul de
compactare trebuie sa fie de cel putin 95%;
evitarea amplasarii conductelor in vecinatatea taluzurilor, a malurilor
raurilor, plajelor, falezelor;
prevederea unor mansoane de expansiune in punctele de legatura a
conductelor cu constructiile rigide (camine, pereti, masive de ancoraj);
echiparea retelelor in asa fel incat eventualele avarii ivite intr-o zona sa
conduca la minimizarea intreruperii serviciului in zona afectata;
prevederea de imbinari flexibile la conductele de beton precomprimat la cca.
25-30 m, amplasate in zonele rectilinii ale traseului;
dimensionarea podurilor de conducte la solicitari seismice incadrate la o
categorie superioara cu o unitate zonei seismice a amplasamentului;
amplasarea caminelor pentru colectoarele mari in zone libere care nu pot fi
blocate de circulatie sau de eventualele cladiri ce pot fi avariate in caz de
cutremur;
legarea rigida a conductelor de aspiratie si refulare de peretii statiilor de
pompare pentru a preveni vibrarea lor diferita de cea a peretilor;
armarea transversala si longitudinala a conductelor din beton armat si beton
precomprimat luand in considerare eforturile provocate de actiunea seismica
si evitarea zonelor cu concentrari de eforturi;
in amplasamentele cu terenuri foarte slabe de fundare se recomanda
inlocuirea conductelor de beton armat cu conducte de otel protejat a caror
comportare este mult mai buna.
In general lucrarile subterane de transport al apei trebuie concepute dupa
geometrii simple, simetrice, cu distributii uniforme ale maselor si rigiditatilor, atat in
sectiune transversala cat si longitudinala, deoarece in zonele cu modificari bruste de
masa sau rigiditate sunt posibile concentrari de eforturi precum si aparitia unor
momente de torsiune importante.
De asemenea trebuie acordata o atentie deosebita asigurarii uniformitatii
compactarii in lungul traseului pentru a evita eforturile suplimentare din tasari
diferentiate.
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
94
4 Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
Problemele comportarii retelelor de canalizare urbane la actiunea apelor uzate
(amestec de ape uzate menajere si ape uzate industriale partial epurate) sunt complexe
si agravate de o serie de factori care in sinteza pot fi definiti in urmatoarele:
conceptul constructiv al retelelor de canalizare a fost total deficitar:
executie din tuburi de beton simplu prefabricate cu rosturi la 1.0 m; in
putine cazuri colectoarele principale si generale au fost protejate luand in
consideratie dilutia;
dezvoltarea industriala pana in 1989 a avut ca obiect fundamental
productia fara analiza factorilor de mediu; practic toate statiile de pre-
epurare ale agentilor economici sunt deficitare;
nu a existat si nu s-a aplicat conceptul de risc in filosofia retelelor de
canalizare; exploatarea si intretinerea retelelor de canalizare s-a efectuat
cu dificultati, lipsa de utilaje, materiale si specialisti;
s-a considerat totdeauna ca apele uzate urbane nu sunt agresive.
Prezentul capitol isi propune sa analizeze pe baza datelor din literatura si a unor
cercetari efectuate "in situ" influenta apelor uzate descarcate de catre diferiti agenti
economici asupra colectoarelor existente din reteaua de canalizare, deoarece acesta
influenta este in directa concordanta cu durata de viata a colectorului.
4.1 Aspecte generale ale agresivitatii apei asupra betonului
Efectele distructive ale apei agresive asupra betonului depind de o serie de
factori [19] cum ar fi:
tipul de ciment utilizat si proprietatile sale fizico-chimice;
calitatea agregatelor betonului, proprietatile fizico-chimice si
granulometrice;
metoda folosita pentru prepararea betonului, raportul apa/ ciment,
dozajul de ciment, compactarea betonului si vechimea lui;
starea suprafetei expuse la apa agresiva;
compozitia si concentratia apei agresive.
Amploarea coroziunii mai poate fi influentata si de cativa factori fizici care pot
accelera, dar si intarzia degradarea:
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
95
viteza apei;
temperatura;
presiunea neuniforma a apei;
oxidarea.
Degradarea betonului intr-un mediu agresiv poate fi:
de tipul I – datorata levigarii oxidului de calciu liber;
de tipul II – coroziunea de schimb de compusi usor solubili;
de tipul III – coroziunea prin expansiune
Coroziunea de tipul I
In acest tip de coroziune intra toate procesele care apar in beton la interactiunea
acestuia cu mediul apos extern, care actioneaza prin dizolvare si extragerea partilor
componente solubile ale pietrei de ciment. Cea mai mare dezvoltare a proceselor de
coroziune de acest tip se observa la actiunea asupra betonului a apelor cu duritate
temporara mica si a apelor cu bioxid de carbon. Acestea dizolva hidroxidul de calciu,
existent in piatra de ciment, apoi hidrolizeaza hidrosilicatii si hidroaluminatii de
calciu daca apa nu ajunge la saturare. In cazul apelor bogate in bioxid de carbon
acestea transforma treptat ionii de calciu din piatra de ciment in carbonat de calciu
greu solubil. Daca actiunea continua, excesul de bioxid de carbon transforma
carbonatul de calciu in bicarbonat de calciu care este solubil.
Caracteristic pentru acest tip de coroziune este decalcifierea treptata a pietrei de
ciment si transformarea sa intr-un amestec de geluri hidratate, in care predomina
gelurile de bioxid de siliciu.
Coroziunea de tip II
In acest caz la interactiunea betonului cu mediul agresiv au lor reactii de
schimb intre partile componente ale pietrei de ciment si substantele dizolvate in apa
care au ca rezultat saruri amorfe putin solubile fara capacitati liante. In acest tip de
coroziune intra procesele de coroziune a betonului sub actiunea solutiilor de acizi,
saruri de magneziu, de amoniu, solutii de zahar, grasimi.
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
96
Coroziunea de tip III
In acest tip de coroziune se includ toate procesele de coroziune a betonului in
care produsii de reactie se acumuleaza si se cristalizeaza in porii si capilarele
betonului cu marire de volum. Intr-un anumit satadiu de dezvoltare a acestor procese,
cresterea formelor cristaline contribuie la aparitia tensiunilor interne, a deformarilor in
peretii exteriori si la distrugerea structurii in masa betonului. Acest fenomen poarta
denumirea de degradare prin expansiune.
Procesele distructive de aceasta natura se pot produce nu numai direct, ca
urmare a reactiilor dar si ca urmare a sarurilor din solutie, prin cristalizarea acestora in
piatra de ciment.
4.2 Efectul pH-ului asupra betonului
Apele uzate industriale pot actiona asupra tuburilor din beton atat prin valori
mici ale pH-ului (domeniu acid) cat si prin valori in domeniul bazic.
Coroziunea bazica
S-au pus in evidenta [19] doua tipuri de actiuni agresive ale bazelor:
o reactie directa de schimb cu componentii mineralogici ai pietrei de
ciment;
cristalizarea in pori (deosebit de grava in cazul udarii si uscarii
alternative).
Se intalnesc degradari determinate de baze in primul rand in industriile
chimice, unde se fabrica soda caustica (NaOH) si soda calcinata (Na2CO3). Lesiile
caustice in solutie diluata sunt inofensive asupra betonului, cimentul insusi fiind
foarte bazic dupa hidratare.
Rezistenta la baze este influentata de compozitia cimentului, cimenturile
feroportland avand rezistenta cea mai mare.
La betoanele complet cufundate intr-o solutie foarte bazica, coroziunea se
produce ca rezultat al dizolvarii continutului de silicat al liantului. Daca elementul din
beton este expus numai partial la solutia bazica, baza care se ridica in capilare se
carbonateaza si coroziunea se datoreaza fortelor de expansiune foarte puternice care
se dezvolta in timpul procesului de cristalizare.
Pe baza unor determinari experimentale specialistii au ajuns la urmatoarele
concluzii:
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
97
piatra de ciment se corodeaza intotdeauna cand este expusa la solutii de
soda caustica si gradul de coroziune este proportional cu concentratia
solutiei si timpul de expunere;
piatra de ciment este distrusa chiar daca suprafata ei este udata din timp
in timp cu solutie alcalina;
gradul de coroziune depinde de compozitia cimentului.
Coroziunea acida
Se stie ca betonul este distrus de acizi atunci cand acestia au o activitate
neintrerupta. Actiunea distructiva a acizilor depinde de natura acidului, concentratia
acestuia si natura produsilor de reactie.
Agresivitatea acida se manifesta pentru un pH < 6.5 si este determinata atat de
actiunea apelor naturale care contin acid sulfuric, acid sulfuros, acizi humici cat si de
actiunea apelor industriale sau reziduale prin actiunea unor solutii acide apoase sau
substante gazoase in prezenta umiditatii.
Sub actiunea acizilor anorganici continutul in CaO al pietrei de ciment se
transforma intr-un compus solubil. Prin reactia directa a solutiilor acide agresive
asupra produsilor de hidratare ai cimentului intarit se formeaza saruri de calciu
corespunzatoare si – la coroziune completa – geluri de acid silicic, hidroxid de
aluminiu, hidroxid de fier [19]. Actiunea de decalcifiere a acizilor depinde foarte mult
de solubilitatea sarurilor de calciu formate. Cand produsii de reactie sunt foarte putin
solubili, acestia pot forma un strat protector care incetineste sau chiar franeaza atacul
in profunzime.
Efectul acizilor organici asupra betoanelor consta, ca si in cazul acizilor
anorganici, in transformarea Ca(OH)2 din beton intr-un compus solubil sau greu
solubil. Dintre acizii organici, acidul acetic, acidul lactic si cel formic sunt
distrugatori, pe cand ceilalti sunt mai putin daunatori.
Intensitatea coroziunii acide este determinata de:
caracterul anionului care formeaza acidul;
concentratia ionilor de hidrogen;
solubilitatea sarii de calciu formata in urma reactiei; daca aceasta este
solubila atunci ea este levigata din beton de catre apa, iar daca este putin
solubila poate forma un strat protector pe suprafata betonului.
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
98
4.3 Agresivitatea sulfatica
La concentratii mari de ioni sulfat (SO42-
) in apa are loc degradarea betonului
datorita formarii de noi combinatii in structura acestuia, modificandu-i volumul si
provocand fisuri. Astfel de combinatii sunt hidrosulfoaluminatii de calciu (etringit) cu
formula 3CaO.Al2O3
.3CaSO4
.31H2O. Formarea hidrosulfoaluminatilor are loc prin
reactia ionilor SO42-
cu hidroaluminatii de calciu, conform reactiei:
4 CaO.Al2O3
.12H2O + 3CaSO4 + 20 H2O
3CaO.Al2O3
.3CaSO4
.31H2O + Ca(OH)2 (4.1)
Se considera ca volumul betonului creste de 2.5 ori.
La continut de ioni SO42-
peste 1000 mg/l si solutie saturata in Ca(OH)2 apar
sulfati de calciu de tipul CaSO42H2O.
Factori care atenueaza agresivitatea solutiilor sulfatice
Acesti factori se refera in primul rand, la natura si compozitia cimenturilor
utilizate in betoanele care sunt exploatate in medii agresive sulfatice. Alegerea unui
ciment adecvat, reduce la minimum posibilitatile de interactiune cu sulfatii din mediul
agresiv. Astfel, prin utilizarea unui ciment cu continut redus de C3A, se diminueaza
volumul reactiilor dintre hidroaluminatii de calciu si sarea sulfatica din mediul
agresiv, reactii in urma carora rezulta o crestere a volumului fazei solide de peste 2
ori.
Utilizarea de cimenturi cu adaosuri de zgura de furnal sau puzzolane,
presupune un continut sensibil mai mic de Ca(OH)2 in cimentul hidratat. Efectul
adaosurilor din cimentul portland se manifesta in doua directii:
reactionand cu Ca(OH)2, micsoreaza disponibilitatea acestuia de a reactiona
cu sulfatii;
pe de alta parte, comparativ cu un ciment portland fara adaos, acelasi
continut de ciment cu adaos la m3 de beton, conduce la formarea unei
cantitati mai mici de Ca(OH)2 (continutul de clincher portland in ciment
fiind mai mic).
Corelatiile care se stabilesc intre natura liantului si gradul de agresivitate
trebuie facute tinandu-se seama de natura cationilor constituenti ai solutiilor agresive
si de concentratia diferita a acestora. Efectele agresive ale solutiilor sulfatice care prin
interactii cu produsii de hidratare ai cimentului portland conduc la formarea unor
hidroxizi insolubili, trebuie deosebite de efectele agresive ale solutiilor sulfatice care
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
99
determina formarea unor hidroxizi solubili. In primul caz, hidroxizii metalici
insolubili, care se depun, au un rol protector, prin faptul ca stratul de colmatare format
la suprafata betonului intarit, impiedica patrunderea in interiorul sau a sarurilor
agresive [19].
Rolul protector atribuit hidroxizilor metalici insolubili este limitat de natura
cimentului intarit. Astfel, in cazul cimenturilor belitice sau cu adaosuri, se constata o
scadere a stabilitatii betonului intarit, paralel cu cresterea concentratiei solutiilor
agresive, de tipul celor de CaSO4 sau MgSO4. O explicatie a acestui fenomen poate fi
aceea ca, asemanator cazului solutiilor de saruri de magneziu, in procesul de
hidratare-hidroliza a acestor cimenturi se elibereaza o cantitate mica de Ca(OH)2. Din
acest considerent, stratul de M(OH)x insolubil este afanat, deci usor penetrabil de catre
solutia agresiva. De asemenea, s-a constatat ca cu cat modulul de alumina este mai
mare si cel de silice mai mic, cu atat efectul protector al depunerilor de M(OH)x va fi
mai mic.
Efectele agresive ale solutiilor sulfatice ale caror cationi formeaza hidroxizi
solubili, asupra cimentului intarit, sunt direct proportionale cu cresterea concentratiei
solutiei agresive, depinzand, de asemenea, de natura cimentului. Experimental, s-a
demonstrat existenta unei dependente intre intensitatea coroziunii si potentialul ionic
al cationilor metalici constituenti ai sarurilor sulfatice. Astfel, cresterea potentialelor
ionice determina o scadere a bazicitatii cationilor, deci o scadere a solubilitatii
hidroxizilor corespunzatori, acest fapt presupunand intensificarea reactiilor [19]:
Ca(OH)2 + MSO4 OH2 M(OH)2 + CaSO4
.2H2O (4.2)
Ca(OH)2 + M2SO4 OH2 2MOH + CaSO4
.2H2O (4.3)
Intensificarea acestor prime reactii are consecinte atat asupra reactiilor
ulterioare, cat si asupra proceselor insotite de expansiune.
Comportamente cu totul particulare au nu numai sulfatii cu cationi ce formeaza
hidroxizi insolubili, inerti, ci si alti compusi, precum sulfatul de amoniu, gazele
sulfuroase etc. Sulfatul de amoniu exercita o agresivitate foarte intensa, deoarece el
formeaza cu hidroxidul de calciu-ghips si amoniac, coroziunea sulfatica asociindu-se
in acest caz coroziunii data de amoniac. Gazele sulfuroase (SO2, SO3, H2S), in
atmosfera umeda, prin oxidare formeaza H2SO4, care cumuleaza in actiunea sa
agresivitatea acida cu cea sulfatica. In general, atacul sulfatic este necesar sa fie
corelat cu atacul acid.
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
100
4.4 Agresivitate magneziana
Continutul ridicat de ioni magneziu (Mg2+
) accentueaza agresivitatea sulfatica
datorita reactiei MgSO4 cu varul, formand un depozit sfaramicios (amorf) de hidroxid
de magneziu (Mg(OH)2) si sulfat de calciu hidratat (CaSO4.2H2O), conform reactiei:
MgSO4 + Ca(OH)2 + 2H2O Mg(OH)2 + CaSO4.2H2O (4.4)
Deoarece Mg(OH)2 are o solubilitate mai mica decat Ca(OH)2 in porii
betonului se formeaza depuneri amorfe de Mg(OH)2.
Conform normelor germane DIN 4030, clasificarea agresivitatii apei este
functie de pH, CO2 agresiv, amoniu (NH4+), magneziu (Mg
2+), sulfati (SO4
2-) (Tabel
4.1).
Tabel 4.1. Tipuri de agresivitate in functie de agentii agresivi (DIN 4030).
Indicatorul Apa usor agresiva Apa puternic agresiva Apa foarte agresiva
pH 6,5 ... 5,5 5,5 ... 4,5 sub 4,5
CO2 agresiv, mg/l 15 ... 30 30 ... 60 peste 60
NH4+, mg/l 15 ... 30 30 ... 60 peste 60
Mg2+, mg/l 100 ... 300 300 ... 1500 peste 1500
SO42-, mg/l 200 ... 600 600 ... 2500 peste 2500
4.5 Coroziunea cauzata de apa uzata industriala
Apele industriale pot contine acizi, saruri si baze in concentratii cu mult
superioare celor din apele naturale, prin urmare si efectul lor este mai pronuntat.
Substantele si produsele secundare care insotesc activitatile industriale si
actioneaza asupra constructiilor din beton sunt:
apele cu continut de ghips cum sunt cele folosite la racirea zgurii si
cenusii de carbune;
sarurile de amoniu;
acidul azotic, clorhidric, sulfuric si sarurile acestora cu magneziu, fier,
aluminiu, zinc;
clorul si bromul;
sarurile acidului sulfuric si sarurile de magneziu;
hidrogenul sulfurat si bioxidul de sulf gazos;
grasimile animale si vegetale, uleiuri minerale.
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
101
4.5.1 Consideratii privind agresivitatea unor reziduri industriale
Gradul de coroziune este influentat atat de compozitia apei care vine in contact
cu acesta cat si de factori fizici (viteza apei, presiunea neuniforma a acesteia,
suprafata de evaporare, ascensiunea capilara).
Problemele legate de agresivitatea apelor industriale sunt foarte complexe
deoarece factorii agresivi prezenti in apa, pe langa actiunea lor individuala, pot
determina, prin efectul sinergic, o amplificare a actiunii distructive [20].
Avand in vedere multitudinea parametrilor care intervin in asfel de cazuri,
aprecierea gradului de agresivitate a apelor asupra betoanelor cu care vin in contact
necesita o analiza complexa pe baza unor determinari experimentale.
Reziduurile instalatiilor care produc acid sulfuric, azotic, clorhidric contin acizi
minerali liberi si sunt extrem de agresive. Betonul de la astfel de fabrici poate fi atacat
chiar si de produsele gazoase.
Apele reziduale de la rafinariile de zahar contin substante bogate in zahar ca
sunt agresive.
In intreprinderile de industrializarea laptelui sunt agresive reziduurile si
hidrogenul sulfurat care se degaja in procesul de fermentatie.
Reziduurile de la tabacarie contin hidrogen sulfurat, sulfuri si alte saruri
precum si substante organice. In acest caz coroziunea este provocata atat de apa cat si
de gaze.
Reziduurile care provin de la prelucrarea materialelor fibroase (textile) contin
hidrogen sulfurat, au reactie acida si sunt agresive.
Reziduurile de la prelucrarea lanii contin hidrogen sulfurat si sunt agresive;
Atelierele de galvanoplastie (nichelaj, zincuire, cositorire) dau reziduuri foarte
agresive prin continutul de acizi liberi si saruri de nichel si staniu.
4.5.2 Degradarea betonului in contact cu apele uzate datorita hidrogenului sulfurat
Distrugerea betonului de ciment Portland in apa uzata este rezultatul
mecanismelor descrise anterior, prin formarea acidului sulfuric ca rezultat al activitatii
bacteriene si prin prezenta sulfatilor [21].
Atacul acid, in acest caz depinde de formarea hidrogenului sulfurat.
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
102
Formarea hidrogenului sulfurat
Apele uzate provenind din industria alimentara contin proteine animale si
vegetale, aminoacizi, compusi organici si anorganici cu sulf. In conditii anaerobe,
biofilmul dezvoltat pe componentele retelei de canalizare contine bacterii sulfo-
reducatoare ca Desulfovibrio si Desulfotomaculum. Aceste bacterii reduc sulfatii la
sulfuri. Sulfurile produse difuzeaza in efluent. In functie de gradul de oxigenare al
efluentului sunt posibile doua cai:
daca apa contine suficient oxigen, sulfurile sunt reoxidate la sulfat si
agresivitatea este de tip sulfatic;
daca apa contine cantitati foarte mici de oxigen (<0.1 mg/l), sulfurile
sunt numai partial oxidate si in unctie de pH-ul apei conduc la hidrogen
sulfurat.
In solutie apoasa hidrogenul sulfurat se poate transforma in acid sulfuros care
ataca direct materialele retelei de canalizare sau poate exista in faza gazoasa deasupra
apei in colector. Viteza cu care aceste procese au loc depinde de pH-ul efluentului; la
valori ale pH-ului peste 8 riscul de distrugere a retelei datorita hidrogenului sulfurat
este minim.
Alti parametrii care influenteaza eliberarea hidrogenului sulfurat in atmosfera
sunt: temperatura si turbulenta locala.
Temperatura are un dublu rol:
influenteaza dezvoltarea microorganismelor responsabile de producerea
sulfurilor (cresterea temperaturii favorizeaza dezvoltarea bacteriilor
sulfo-reducatoare si accelereaza consumarea oxigenului de catre
bacteriile aerobe prezente in efluent;
influenteaza solubilitatea hidrogenului sulfurat (aceasta scade cu
cresterea temperaturii).
Oxidarea acidului sulfuros la acid sulfuric
Hidrogenul sulfurat eliberat din efluent condenseaza pe peretii umezi ai retelei
de canalizare. Prin dizolvarea gazului in pelicula de apa care acopera peretii rezulta
acid sulfuros.
Carbonatarea peretilor din beton ai retelei, avand drept consecinta reducerea
pH-ului permite dezvoltarea populatiilor bacteriene care transforma acidul sulfuros in
acid sulfuric [21].
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
103
Oxidarea H2S la H2SO4 se realizeaza in prezenta bacteriilor Thiobacillus
conform relatiei:
H2S + 2 O2 → SO42-
+ 2 H+ (4.5)
Acesti bacili se dezvolta progresiv in functie de pH-ul betonului:
la pH<8 se dezvolta specia Thiobacillus neapolitanus care conduce la
reducerea pH-ului superficial prin formarea acidului sulfuric;
la pH<6 se dezvolta Thiobacillus thiooxidans care conduce la coroziune
si la scaderea pH-ului pana la valori de 1.
Pe langa efectele datorate atacului acid se adauga efectele datorate ionului
sulfat care conduce la formare de etringit cu volum mare si de aici distrugerea
betonului prin expansiune.
4.5.2.1 Deteminari experimentale
In vederea caracterizarii gradului de agresivitate exercitat de apele uzate asupra
tuburilor de canalizare au fost efectuate cercetari in cadrul UTCB [24], Catedra de
Inginerie Sanitara si Protectia Apelor. Cercetarile efectuate au fost axate pe doua
directii:
evaluarea gradului in care mediul agresiv afecteaza piatra de ciment, prin
determinarea coeficientului de stabilitate pe probe din mortar;
stabilirea tipului si a intensitatii agresivitatii exercitate de apele uzate asupra
betonului.
Metoda coeficientului de stabilitate pe epruvete din mortar consta din
expunerea unor probe din mortar (de 10x10x30mm) in mediul agresiv, in vederea
stabilirii, prin comparatie, a gradului in care mediul agresiv afecteaza piatra de
ciment. Comparatia se face cu o serie de probe martor, de aceeasi compozitie,
mentinute intr-un mediu neagresiv, pe aceeasi perioada de timp.
Au fost realizate cate doua serii de probe din mortar pentru fiecare din cele trei
sectiuni ale retelei de canalizare considerate, fiind expuse in doua zone diferite ale
fiecarei sectiuni.
Probele din mortar au fost realizate conform metodelor standardizate (STAS
2633-76), avand in compozitie doua cimenturi portland. In total au fost realizate 220
probe (cifra include si probele martor). Criteriul de stabilitate la actiunea mediului
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
104
agresiv a pietrei de ciment, il constituie valoarea coeficientului de stabilitate, definit
prin relatia:
na
nsn
R
RK (4.6)
in care:
Kn este coeficientul de stabilitate la varsta de n luni;
Rns este rezistenta medie la intindere din incovoiere, dupa n luni de pastrare
a probelor in mediu agresiv;
Rna este rezistenta medie la intindere din incovoiere, dupa n luni de pastrare
a probelor in mediu neagresiv.
Daca valoarea coeficientului de stabilitate este mai mare de 0.9, piatra de
ciment este stabila la mediul agresiv. Cu cat aceasta valoare este mai mica, cu atat
gradul de instabilitate este mai mare.
La turnarea probelor s-au utilizat doua cimenturi, dupa cum urmeaza: un ciment
portland cu adaos de zgura, notat cu C1 si un ciment portland fara adaos, C2.
In tabelele si in figurile urmatoare sunt prezentate caracteristicile chimice,
fizice si mecanice ale cimenturilor considerate. Pentru o caracterizare cat mai
completa a cimenturilor s-au facut teste de repetabilitate a rezultatelor, care apoi au
fost prelucrate statistic. Prin calculul statistic si probabilistic au fost determinati patru
parametri, dupa cum urmeaza:
1. Media aritmetica: n
x
x
n
i
i
m
1 (4.7)
unde: xi = valoarea obtinuta pentru fiecare determinare efectuata
n = numarul de determinari
2. Abaterea medie patratica:
2
12
1
n
xx
s
mi
(4.8)
3. Coeficientul de variatie:
100mx
sV (4.9)
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
105
4. Limita de incredere:
12
1
1
nt
n
s (4.10)
tn-1 este o valoare extrasa din tabelul distributiei Student.
Tabel 4.2. Caracteristici chimice ale cimentului C1 - determinari de repetabilitate [24].
Numar
proba
COMPOZITIA CHIMICA
P.C. SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 CaO
liber
Ins. in
HCl
Na2O K2O TiO2 Cl-
% % % % % % % % % % % % %
1 2.00 19.28 6.15 4.26 60.95 1.38 3.80 0.22 0.66 0.51 0.91 0.32 0.003
2 1.92 19.35 6.15 4.26 61.02 1.36 3.80 0.21 0.74 0.52 0.91 0.32 0.003
3 1.85 19.29 6.20 4.22 61.07 1.54 3.80 0.21 0.70 0.53 0.91 0.34 0.003
4 1.88 19.27 6.16 4.24 61.06 1.48 3.82 0.21 0.68 0.52 0.90 0.31 0.003
5 1.72 19.34 6.22 4.28 61.15 1.44 3.77 0.21 0.71 0.51 0.93 0.31 0.003
6 1.71 19.30 6.19 4.25 61.11 1.55 3.73 0.21 0.66 0.53 0.93 0.34 0.003
7 1.75 19.29 6.20 4.26 61.15 1.44 3.82 0.21 0.71 0.52 0.92 0.33 0.003
8 1.77 19.40 6.12 4.23 61.05 1.49 3.80 0.22 0.70 0.51 0.92 0.35 0.003
9 1.78 19.21 6.28 4.25 61.25 1.49 3.70 0.21 0.66 0.51 0.93 0.33 0.003
10 1.73 19.26 6.28 4.24 61.26 1.40 3.71 0.21 0.66 0.52 0.93 0.33 0.003
N 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
x med. 1.81 19.30 6.20 4.25 61.11 1.46 3.78 0.21 0.69 0.52 0.92 0.33 0.003
s 0.10 0.05 0.05 0.02 0.10 0.06 0.05 0.00 0.03 0.01 0.01 0.01 0.000
V (%) 5.38 0.27 0.87 0.41 0.16 4.42 1.20 1.99 4.10 1.52 1.20 4.01 0.000
0.11 0.06 0.06 0.02 0.11 0.07 0.05 0.00 0.03 0.01 0.01 0.01 0.000
x min. 1.71 19.21 6.12 4.22 60.95 1.36 3.70 0.21 0.66 0.51 0.90 0.31 0.003
x max.. 2.00 19.40 6.28 4.28 61.26 1.55 3.82 0.22 0.74 0.53 0.93 0.35 0.003
Lmin. s 1.71 19.25 6.14 4.23 61.01 1.39 3.73 0.21 0.66 0.51 0.91 0.31 0.003
L max.s 1.91 19.35 6.25 4.27 16.21 1.52 3.82 0.22 0.72 0.53 0.93 0.34 0.003
L min. a 1.62 19.19 6.09 4.21 60.91 1.33 3.68 0.20 0.63 0.50 0.90 0.30 0.003
L max. a 2.01 19.41 6.30 4.28 61.30 1.59 3.87 0.22 0.74 0.53 0.94 0.35 0.003
N inf. s 1 1 1 2 1 2 2 0 0 4 1 2 0
N sup. s 2 1 2 1 2 2 0 2 1 2 0 1 0
N inf. a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
N sup. a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
N’ 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
x’ med. 1.81 19.30 6.20 4.25 61.11 1.46 3.78 0.21 0.69 0.52 0.92 0.33 0.003
s’ 0.10 0.05 0.05 0.02 0.10 0.06 0.05 0.00 0.03 0.01 0.01 0.01 0.000
V’ (%) 5.38 0.27 0.87 0.41 0.16 4.42 1.20 1.99 4.10 1.52 1.20 4.01 0.000
’ 0.11 0.06 0.06 0.02 0.11 0.07 0.05 0.00 0.03 0.01 0.01 0.01 0.000
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
106
Tabel 4.3. Caracteristici chimice ale cimentului C2 - determinari de repetabilitate [24].
Numar
proba
COMPOZITIA CHIMICA
P.C. SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 CaO
liber
Ins. in
HCl
Na2O K2O TiO2 Cl-
% % % % % % % % % % % % %
1 5,41 20,48 5,80 2,55 60,20 1,28 2,25 1,07 1,55 0,37 0,79 0,33 0,004
2 5,38 20,46 5,84 2,61 60,46 1,32 2,25 1,06 1,70 0,39 0,80 0,33 0,004
3 5,40 20,47 5,87 2,62 60,52 1,32 2,26 1,07 1,60 0,37 0,79 0,33 0,004
4 5,39 20,48 5,77 2,60 60,53 1,31 2,23 1,07 1,55 0,37 0,79 0,34 0,004
5 5,39 20,46 5,88 2,59 60,59 1,27 2,27 1,06 1,52 0,37 0,79 0,32 0,004
6 5,42 20,48 5,75 2,59 60,51 1,31 2,25 1,07 1,58 0,40 0,79 0,34 0,004
7 5,43 20,47 5,75 2,68 60,24 1,30 2,23 1,06 1,60 0,38 0,79 0,38 0,004
8 5,39 20,52 5,79 2,69 60,26 1,26 2,25 1,06 1,68 0,39 0,81 0,37 0,004
9 5,42 20,50 5,76 2,70 60,43 1,34 2,25 1,07 1,66 0,39 0,82 0,38 0,004
10 5,41 20,52 5,79 2,58 60,46 1,28 2,23 1,07 1,64 0,38 0,82 0,37 0,004
N 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
x med. 5,40 20,48 5,80 2,62 60,42 1,30 2,25 1,07 1,61 0,38 0,80 0,35 0,004
s 0,02 0,02 0,05 0,05 0,14 0,03 0,01 0,01 0,06 0,01 0,01 0,02 0,000
V (%) 0,30 0,11 0,82 1,96 0,23 1,97 0,60 0,48 3,75 2,89 1,61 6,68 0,000
0,02 0,02 0,05 0,06 0,15 0,03 0,01 0,01 0,07 0,01 0,01 0,03 0,000
x min. 5,38 20,46 5,75 2,55 60,20 1,26 2,23 1,06 1,52 0,37 0,79 0,32 0,004
x max.. 5,43 20,52 5,88 2,70 60,59 1,34 2,27 1,07 1,70 0,40 0,82 0,38 0,004
Lmin. s 5,39 20,46 5,75 2,57 60,28 1,27 2,23 1,06 1,55 0,37 0,79 0,33 0,004
L max.s 5,42 20,51 5,85 2,67 60,56 1,32 2,26 1,07 1,67 0,39 0,81 0,37 0,004
L min. a 5,37 20,44 5,70 2,52 60,15 1,25 2,22 1,06 1,49 0,36 0,77 0,30 0,004
L max. a 5,44 20,53 5,90 2,72 60,69 1,35 2,27 1,08 1,73 0,40 0,82 0,40 0,004
N inf. s 1 2 2 1 3 2 3 4 1 0 0 1 0
N sup. s 1 2 2 3 1 1 1 0 2 1 2 2 0
N inf. a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
N sup. a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
N’ 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
x’ med. 5,40 20,48 5,80 2,62 60,42 1,30 2,25 1,07 1,61 0,38 0,80 0,35 0,004
s’ 0,02 0,02 0,05 0,05 0,14 0,03 0,01 0,01 0,06 0,01 0,01 0,02 0,000
V’ (%) 0,30 0,11 0,82 1,96 0,23 1,97 0,60 0,48 3,75 2,89 1,61 6,68 0,000
’ 0,02 0,02 0,05 0,06 0,15 0,03 0,01 0,01 0,07 0,01 0,01 0,03 0,000
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
107
Figura 4.1. Distributia granulometrica a cimentului C1 [24].
Figura 4.2. Distributia granulometrica a cimentului C2 [24].
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
108
Tabel 4.4. Caracteristici fizice ale cimentului C1- determinari de repetabilitate [24].
Numar
proba
CARACTERISTICI FIZICE
Reziduul pe sita de
90 m
Masa volumica
Suprafata specifica
Consistenta standard
Timpul de priza
Stabilitate Inceput Final
% g/cm3 cm
2/g % minute minute mm
1 1,70 3,150 3705 27,20 180 255 0,0
2 1,70 3,140 3710 27,20 180 255 0,0
3 1,70 3,150 3700 27,20 180 255 0,0
4 1,80 3,140 3705 27,20 180 255 0,0
5 1,70 3,130 3710 27,20 180 255 0,0
6 1,70 3,150 3715 27,20 180 255 0,0
7 1,80 3,140 3700 27,20 180 255 0,0
8 1,70 3,160 3710 27,20 180 255 0,0
9 1,70 3,150 3715 27,20 180 255 0,0
10 1,70 3,140 3705 27,20 180 255 0,0
N 10 10 10 10 10 10 10
x med. 1,72 3,145 3707,50 27,20 180,00 255,00 0,00
s 0,04 0,01 5,40 0,00 0,00 0,00 0,00
V (%) 2,45 0,27 0,15 0,00 0,00 0,00 0,00
0,05 0,01 5,95 0,00 0,00 0,00 0,00
x min. 1,70 3,130 3700 27,2 180 255 0,0
x max.. 1,80 3,160 3715 27,2 180 255 0,0
Lmin. s 1,68 3,137 3702,10 27,20 180,00 255,00 0,00
L max.s 1,76 3,153 3712,90 27,20 180,00 255,00 0,00
L min. a 1,64 3,128 3696,70 27,20 180,00 255,00 0,00
L max. a 1,80 3,162 3718,30 27,20 180,00 255,00 0,00
N inf. s 0 1 2 0 0 0 0
N sup. s 2 1 2 0 0 0 0
N inf. a 0 0 0 0 0 0 0
N sup. a 0 0 0 0 0 0 0
N’ 10 10 10 10 10 10 10
x’ med. 1,72 3,145 3707,50 27,20 180,00 255,00 0,00
s’ 0,04 0,00 5,40 0,00 0,00 0,00 0,00
V’ (%) 2,45 0,00 0,15 0,00 0,00 0,00 0,00
’ 0,05 0,00 5,95 0,00 0,00 0,00 0,00
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
109
Tabel 4.5. Caracteristici fizice ale cimentului C2- determinari de repetabilitate [24].
Numar
proba
CARACTERISTICI FIZICE
Reziduul pe sita de
90 m
Masa volumica
Suprafata specifica
Consistenta standard
Timpul de priza
Stabilitate Inceput Final
% g/cm3 cm
2/g % minute minute mm
1 7,675 2,970 3236 25,20 120 225 0,0
2 7,675 2,970 3187 25,20 120 225 0,0
3 7,675 2,970 3309 25,20 120 225 0,0
4 7,675 2,970 3186 25,20 120 225 0,0
5 7,675 2,970 3236 25,20 120 225 0,0
6 7,675 2,940 3179 25,20 120 225 0,0
7 7,675 2,970 3236 25,20 120 225 0,0
8 7,675 2,970 3219 25,20 120 225 0,0
9 7,675 2,940 3175 25,20 120 225 0,0
10 7,675 3,000 3295 25,20 120 225 0,0
N 10 10 10 10 10 10 10
x med. 7,675 2,967 3225,80 25,20 120,00 225,00 0,0
s 0,00 0,02 47,06 0,00 0,00 0,00 0,00
V (%) 0,00 0,57 1,46 0,00 0,00 0,00 0,00
0,00 0,02 51,82 0,00 0,00 0,00 0,00
x min. 7,675 2,940 3175 25,2 120 225 0,0
x max.. 7,675 3,000 3309 25,2 120 225 0,0
Lmin. s 7,675 2,950 3178,74 25,20 120,00 225,00 0,00
L max.s 7,675 2,984 3272,86 25,20 120,00 225,00 0,00
L min. a 7,675 2,933 3131,69 25,20 120,00 225,00 0,00
L max. a 7,675 3,001 3319,91 25,20 120,00 225,00 0,00
N inf. s 0 2 1 0 0 0 0
N sup. s 0 1 2 0 0 0 0
N inf. a 0 0 0 0 0 0 0
N sup. a 0 0 0 0 0 0 0
N’ 10 10 10 10 10 10 10
x’ med. 7,675 2,967 3225,80 25,20 120,00 225,00 0,00
s’ 0,00 0,00 47,06 0,00 0,00 0,00 0,00
V’ (%) 0,00 0,00 1,46 0,00 0,00 0,00 0,00
’ 0,00 0,00 51,82 0,00 0,00 0,00 0,00
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
110
Tabel 4.6. Caracteristici mecanice ale cimentului C1- determinari de repetabilitate [24].
Numar
proba
CARACTERISTICI MECANICE
Masa Rezistenta la incovoiere Rezistenta la compresiune
1 zi 2 zile 7 zile 28 zile 1 zi 2 zi 7 zile 28 zile
g MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa
1 573,0 3,14 5,60 6,95 8,15 13,1 24,9 36,0 44,0
2 570,0 3,38 5,15 6,78 7,73 13,0 24,4 36,7 43,6
3 575,3 3,48 5,38 6,98 7,75 13,0 23,5 37,4 43,7
4 571,3 3,50 5,20 6,75 7,52 12,8 24,9 37,1 43,2
5 574,0 3,54 5,52 7,12 8,45 12,6 24,2 37,6 43,3
6 571,3 3,50 4,87 6,92 7,40 12,8 24,4 36,9 43,9
7 574,0 3,54 5,20 6,63 8,20 12,6 24,4 36,7 44,0
8 573,0 3,48 4,87 6,78 7,50 13,0 23,9 36,2 42,2
9 570,0 3,14 5,20 6,10 8,10 13,1 23,7 37,0 43,0
10 575,3 3,38 5,28 6,25 7,75 13,0 24,2 36,2 42,6
N 10 10 10 10 10 10 10 10 10
x med. 572,72 3,41 5,23 6,73 7,86 12,90 24,25 36,78 43,35
s 1,99 0,15 0,24 0,32 0,35 0,19 0,46 0,53 0,61
V (%) 0,35 4,45 4,57 4,81 4,46 1,46 1,90 1,44 1,41
2,19 0,17 0,26 0,36 0,39 0,21 0,51 0,58 0,67
x min. 570,0 3,14 4,87 6,10 7,40 12,6 23,5 36,0 42,2
x max.. 575,3 3,54 5,60 7,12 8,45 13,1 24,9 37,6 44,0
Lmin. s 570,73 3,26 4,99 6,40 7,50 12,71 23,79 36,25 42,74
L max.s 574,71 3,56 5,47 7,05 8,21 13,09 24,71 37,31 43,96
L min. a 568,74 3,10 4,75 6,08 7,15 12,52 23,33 35,72 42,13
L max. a 576,70 3,71 5,71 7,37 8,56 13,28 25,17 37,84 44,57
N inf. s 2 2 2 2 2 2 2 3 2
N sup. s 2 0 2 1 1 2 2 2 2
N inf. a 0 0 0 0 0 0 0 0 0
N sup. a 0 0 0 0 0 0 0 0 0
N’ 10 10 10 10 10 10 10 10 10
x’ med. 572,72 3,41 5,23 6,73 7,86 12,90 24,25 36,78 43,35
s’ 1,99 0,15 0,24 0,32 0,35 0,19 0,46 0,53 0,61
V’ (%) 0,35 4,45 4,57 4,81 4,46 1,46 1,90 1,44 1,41
’ 2,19 0,17 0,26 0,36 0,39 0,21 0,51 0,58 0,67
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
111
Tabel 4.7. Caracteristici mecanice ale cimentului C2- determinari de repetabilitate [24].
Numar
proba
CARACTERISTICI MECANICE
Masa Rezistenta la incovoiere Rezistenta la compresiune
1 zi 2 zile 7 zile 28 zile 1 zi 2 zi 7 zile 28 zile
g MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa
1 581,1 2,07 3,39 5,98 7,45 7,3 14,4 28,5 38,5
2 579,4 1,97 3,37 6,00 7,49 7,6 13,8 29,3 39,5
3 581,3 2,06 3,40 6,10 7,50 7,2 14,2 28,9 39,1
4 579,9 1,96 3,37 5,87 7,44 7,3 14,4 28,8 38,9
5 581,3 1,81 3,34 5,85 7,49 7,1 14,5 29,2 39,4
6 579,1 2,03 3,34 5,99 7,52 7,5 14,4 28,6 38,7
7 580,5 1,92 3,36 5,97 7,46 7,1 14,4 28,4 38,4
8 579,8 1,86 3,38 5,78 7,52 7,2 13,9 27,8 38,2
9 581,4 1,94 3,39 6,00 7,45 7,4 13,8 29,2 39,3
10 579,2 1,95 3,40 6,12 7,42 7,3 14,2 28,3 38,4
N 10 10 10 10 10 10 10 10 10
x med. 580,30 1,96 3,37 5,97 7,47 7,30 14,20 28,70 38,84
s 0,93 0,08 0,02 0,11 0,03 0,16 0,27 0,47 0,47
V (%) 0,16 4,23 0,66 1,78 0,46 2,24 1,91 1,65 1,20
1,02 0,09 0,02 0,12 0,04 0,18 0,30 0,52 0,51
x min. 579,1 1,81 3,34 5,78 7,42 7,1 13,8 27,8 38,2
x max.. 581,4 2,07 3,40 6,12 7,52 7,6 14,5 29,3 39,5
Lmin. s 579,37 1,87 3,35 5,86 7,44 7,14 13,93 28,23 38,37
L max.s 581,23 2,04 3,40 6,07 7,51 7,46 14,47 29,17 39,31
L min. a 578,44 1,79 3,33 5,75 7,40 6,97 13,66 27,75 37,91
L max. a 582,16 2,12 3,42 6,18 7,54 7,63 14,74 29,65 39,77
N inf. s 2 2 2 2 1 2 3 1 1
N sup. s 3 2 2 2 2 2 1 3 2
N inf. a 0 0 0 0 0 0 0 0 0
N sup. a 0 0 0 0 0 0 0 0 0
N’ 10 10 10 10 10 10 10 10 10
x’ med. 580,30 1,96 3,37 5,97 7,47 7,30 14,20 28,70 38,84
s’ 0,93 0,08 0,02 0,11 0,03 0,16 0,27 0,47 0,47
V’ (%) 0,16 4,23 0,66 1,78 0,46 2,24 1,91 1,65 1,20
’ 1,02 0,09 0,02 0,12 0,04 0,18 0,30 0,52 0,51
La confectionarea probelor s-a utilizat nisip normal monogranular ( =
0,315…0,50 mm), nereactiv fata de alcaliile din ciment. Conditiile tehnice de calitate
pe care trebuie sa le indeplineasca nisipul utilizat sunt prezentate in tabelul urmator.
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
112
Tabel 4.8. Conditii tehnice de calitate pentru nisipul utilizat.
Caracteristica Conditii de admisibilitate
Bioxid de siliciu (SiO2), (%, min.) 98,5
Parti levigabile, (%, max.) 0,10
Pierdere la calcinare a nisipului uscat (P.C.), (%, max.) 0,25
Umiditate, (%, max.) 0,50
Granulozitate rest pe sita de 0315, (%, min.) 97
rest pe sita de 05 Nu se admite
Mortarul preparat conform STAS 2633-76 este turnat intr-o matrita din otel
inoxidabil, cu piston. Dupa umplerea matritei si indepartarea surplusului de mortar,
matrita este asezata pe platanul unei prese si mortarul este comprimat prin intermediul
pistonului matritei pana la o incarcare de 3000 N, care este mentinuta timp de cinci
secunde. Probele sunt scoase din matrita si mentinute timp de 242 ore in aer umed,
dupa care, sunt mentinute timp de 27 zile in apa potabila, pentru intarirea preliminara.
La terminarea perioadei de intarire preliminara, regimul de pastrare a probelor
s-a diferentiat, conform destinatiei lor:
seriile martor (formate din 12 probe) s-au pastrat in continuare in apa
potabila;
celelalte serii (formate tot din 12 probe) au fost introduse in mediu agresiv.
Dupa trecerea perioadei stabilite de pastrare in mediu agresiv, probele sunt
supuse incercarilor de rezistenta la intindere din incovoiere cu ajutorul aparatului de
tip Kühl.
Rezistenta la intindere din incovoiere se calculeaza cu formula:
3
16
h
Gli in care: (4.11)
G - greutatea vasului cu alice, in N;
l1 - lungimea bratului parghiei, in mm;
l2 - distanta intre punctele de reazem ale epruvetei, in mm;
h - latura sectiunii epruvetei.
Rezistenta la intindere din incovoiere se calculeaza ca medie a celor 12
rezultate, eliminandu-se rezultatele care difera cu mai mult de 10% fata de valoarea
medie. Coeficientul de stabilitate se exprima ca raportul intre rezistenta medie la
intindere din incovoiere a epruvetelor mentinute in solutie agresiva si rezistenta medie
la intindere din incovoiere a epruvetelor martor.
Rezultatele obtinute au pus in evidenta cele ce urmeaza.
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
113
S-a putut constata vizual, prin examinarea suprafetelor acestora si masurarea
variatiilor dimensionale schimbarea geometriei probelor amplasate in diferite sectiuni
ale retelei de canalizare a Municipiului Pitesti. In functie de caracteristicile agresive
ale mediului in care au fost mentinute seriile de probe din mortar, s-au obtinut
urmatoarele rezultate:
seriile de probe care au stat in sectiunea NOVATEX-VINALCOOL au
prezentat schimbari ale geometriei probelor, manifestate prin rotunjiri ale
muchiilor si colturilor;
seriile de probe care au stat in sectiunea ALPROM au prezentat schimbari
severe ale geometriei probelor, inregistrandu-se pierderi de volum de pana la
25% (de la volumul initial al unei probe de 3 cm3
s-a ajuns la un volum de
2,25 cm3), constatandu-se, totodata, si schimbari majore ale aspectului
exterior, probele fiind intens colorate in cenusiu-inchis;
seriile de probe care au stat in sectiunea CALEA DEPOZITELOR-
GYPSTAR au prezentat schimbari ale geometriei probelor, manifestate prin
rotunjiri ale muchiilor si colturilor;
seriile de probe care au stat in sectiunile: ROLAST, Statia pompare
intermediara si ARGESEANA nu au prezentat modificari importante ale
geometriei probelor, schimbari inregistrandu-se in privinta culorii acestora.
Determinarile coeficientul de stabilitate, calculat conform relatiei (4.6)
prezentata anterior pun in evidenta:
coeficientul de stabilitate al seriilor de probe care au intrat in contact cu
apele deversate de NOVATEX-VINALCOOL a prezentat o valoarea medie
de 0,89 (piatra de ciment este stabila in mediul agresiv daca valoarea
coeficientului de stabilitate este mai mare de 0,9);
pentru seriile de probe care au intrat in contact cu apele deversate de
ALPROM coeficientul de stabilitate nu a putut fi calculat, deoarece
pierderile de volum, cauzate de mediul puternic agresiv au fost atat de mari,
incat nu a fost posibila masurarea rezistentei la intindere din incovoiere;
coeficientul de stabilitate al seriilor de probe care au intrat in contact cu
apele deversate in sectiunea calea depozitelor-Gypstar a prezentat o valoarea
medie de 0,89;
coeficientul de stabilitate pentru probele care au intrat in contact cu apele
deversate in sectiunile ROLAST, Statia pompare intermediara si
ARGESEANA a prezentat urmatoarele valori medii, in ordinea enumerarii
lor: 0,92; 0,94 si respectiv 0,93.
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
114
In perioada mentinerii probelor in diferite sectiuni ale retelei de canalizare a
municipiului Pitesti au fost recoltate probe de apa la diferite intervale de timp pentru
evaluarea gradului si tipului de agresivitate asupra betonului conform STAS 3349/1 -
83. Betoane de ciment. Prescriptii pentru stabilirea gradului de agresivitate a apei.
In tabelele urmatoare sunt centralizate rezultatele analizelor chimice obtinute
pentru probele de apa uzata recoltate din sectiunile in care au fost amplasate
microprobele de mortar. In perioada mentinerii probelor in reteaua de canalizare au
fost analizati numai indicatorii care confera apei caracter agresiv asupra betonului
conform STAS 3349/1 – 83.
Tabel 4.9. Caracteristici de calitate pentru apa uzata deversata in sectiunea NOVATEX-VINALCOOL. Nr. crt. pH SO4
2- HO
- CO3
2- HCO3
- Mg
+2 NH4
+ CO2 liber
1 11,70 430 272 60 0 117,25 8,82 0
2 12,14 - - - - - 7,7 0
3 11,29 100 3,4 288 0 224,56 2,55 0
4 11,24 75 0 300 30,5 4,66 1,30 0
5 11,55 50 807,5 0 0 9,46 4,05 0
6 11,45 70 255 120 0 98,28 3,96 0
7 12,21 92 0 1.800 0 118,74 4,42 0
8 10,02 65 270 58 0 95,39 5,82 0
9 12,23 500 0,51 0 0 141,6 2,53 0
10 12,01 250 0,17 1.500 0 93,9 7,18 0
11 7,78 70 0 0 134,2 7,48 12,38 1,1
12 12,04 235 0,377 228 0 11,77 4,09 0
13 7,60 43 0 0 115,9 8,47 9,81 2
14 12,49 16 1,02 600 0 28,48 8,93 0
Variatiile valorilor in timp, pentru indicatorii analizati, sunt prezentate in
graficele din figurile urmatoare.
Se observa variatii ale concentratiei de sulfati de la 50 la 500 mg/l ajungandu-se
la limita agresivitatii sulfatice intense. Limita maxima a concentratiei de sulfati la
descarcarea in reteaua de canalizare este de 400 mg/l conform NTPA 002 ceea ce
corespunde unei agresivitati sulfatice slabe.
Concentratia de oxizi alcalini prezinta variatii intre 0 si 800 mg/l. Conform
STAS 3349/1-83 la concentratii mai mari de 10 mg OH-/l apa prezinta agresivitate
datorata oxizilor alcalini. Coreland cu pH-ul in 90% din cazuri se inregistreaza o
depasire a valorii maxim admise pentru pH la descarcarea in reteaua de canalizare
oraseneasca conform NTPA 002 (Figura 4.4).
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
115
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 20 40 60 80 100
(% din numărul de valori)
Su
lfa
ti (
mg
/l)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 2 4 6 8 10 12 14 16
NTPA 002
Variaţia în timp
Curba de durata
7
8
9
10
11
12
13
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
(% din numărul de determinări)
pH
7
8
9
10
11
12
13
0 5 10 15
NTPA 002
Curba de durata
Variaţia în timp
Figura 4.3. Evolutia concentratiei de sulfati pentru apa uzata in sectiunea Novatex [24].
Figura 4.4. Variatia pH-ului in perioada experimentarilor in sectiunea Novatex [24].
Concentratia de magneziu a ajuns in perioada experimentului la concentratii de
150 – 200 mg/l ceea ce inseamna agresivitate magneziana slaba.
Este de remarcat faptul ca acesti factori actioneaza simultan amplificand efectul
de distrugere a betonului.
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
116
0
50
100
150
200
250
0 20 40 60 80 100
(% din numărul de valori)
Ma
gn
eziu
(m
g/l)
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Variaţia în timp
Curba de durata
Figura 4.5. Evolutia concentratiei de magneziu pentru apa uzata in sectiunea Novatex [24].
Caracteristicile de calitate ale apei deversate de ALPROM in reteaua de
canalizare a municipiului Pitesti sunt prezentate in tabelul urmator. Se observa ca in
majoritatea cazurilor pH-ul apei este sub 4.5 ceea ce inseamna agresivitate acida
foarte intensa si depasirea limitei admise la evacuarea in reteaua de canalizare
oraseneasca (pH = 6,5 conform NTPA 002).
In acelasi timp concentratia de sulfati si amoniu corespunde domeniului de
agresivitate slaba sau intensa. Factorii agresivi mentionati actioneaza simultan.
Tabel 4.10. Caracteristici de calitate pentru apa uzata deversata in sectiunea ALPROM. Nr. crt. pH SO4
2- HO
- CO3
2- HCO3
- Mg
+2 NH4
+ CO2 liber
1 4,3 280 0 0 370 35,3 176,75 49,5
2 4,3 - 0 0 - - 224,7 -
3 4,22 370 0 0 366 333,67 98,75 110
4 4,33 350 0 0 488 9,18 78,5 88
5 4,95 975 0 0 1830 47,35 63,65 27,5
6 4,42 340 0 0 433 125,7 81,63 42,7
7 5,64 490 0 0 2440 165,79 40,95 110
8 4,86 382 0 0 370 47,62 82,84 50
9 3,92 50 0 0 488 141,76 82,3 30,8
10 4,4 240 0 0 305 59,5 7,21 28,6
11 6,93 210 0 0 732 40,32 6,05 26,4
12 4,91 475 0 0 366 40,14 81,8 22
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
117
0
200
400
600
800
1000
0 20 40 60 80 100
(% din numărul de valori)
Su
lfa
ti (
mg
/l)
0
200
400
600
800
1000
0 2 4 6 8 10 12
NTPA 002
Variaţia în timp
Curba de durata
3
4
5
6
7
0 20 40 60 80 100
(% din numărul de determinări)
pH
3
4
5
6
7
0 2 4 6 8 10 12
NTPA 002
Curba de durata
Variaţia în timp
Prin caracteristicile de calitate mentionate apa deversata de ALPROM in
reteaua de canalizare nu se incadreaza in NTPA 002. S-au inregistrat depasiri ale
intervalului de pH acceptat, in domeniul acid in 50% din cazuri, depasiri ale
concentratiei de sulfati in 30 % din cazuri.
Figura 4.6. Evolutia concentratiei de sulfati pentru apa uzata in sectiunea Alprom in perioada experimentului [24].
Figura 4.7. Evolutia pH-ului pentru apa uzata in sectiunea Alprom in perioada experimentului [24].
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
118
0
50
100
150
200
250
0 20 40 60 80 100(% din numărul de valori)
Am
on
iu (
mg
/l)
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8 10 12
NTPA 002
Variaţia în timp
Curba de durata
Figura 4.8. Evolutia concentratiei de amoniu pentru apa uzata in sectiunea Alprom in perioada experimentului [24].
In tabelele urmatoare [24] sunt prezentate caracteristicile de calitate pentru
celelalte sectiuni analizate.
Tabel 4.11. Caracteristici de calitate pentru apa uzata in sectiunea PECO – LUKOIL – GYPSTAR. Nr. crt. pH SO4
2- HO
- CO3
2- HCO3
- Mg
+2 NH4
+ CO2 liber
1 4,49 140 0 0 170,8 23,67 56 4,4
2 4,44 255 0 0 109,8 61,81 5,41 3,3
3 4,62 232 0 0 671 1,99 7,56 4,4
Tabel 4.12. Caracteristici de calitate pentru apa uzata in sectiunea Statie pompare intermediara. Nr. crt. pH SO4
2- HO
- CO3
2- HCO3
- Mg
+2 NH4
+ CO2 liber
1 7,10 100 0 0 329,4 15,14 49 4,4
2 6,83 94 0 0 195,2 9,35 35,38 2,2
3 6,68 88 0 0 225,7 6,47 45,9 2,2
Tabel 4.13. Caracteristici de calitate pentru apa uzata deversata in sectiunea ROLAST. Nr. crt. pH SO4
2- HO
- CO3
2- HCO3
- Mg
+2 NH4
+ CO2 liber
1 8,06 50 0 36 6,1 23,6 26,97 8,8
2 7,40 50 0 0 170,8 8,47 20 2,2
3 8,07 58 0 0 158,6 10,36 19,18 2,2
4 8,24 54 0 0 183 8,47 9,81 2
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
119
Tabel 4.14. Caracteristici de calitate pentru apa uzata deversata in sectiunea ARGESANA. Nr. crt. pH SO4
2- HO
- CO3
2- HCO3
- Mg
+2 NH4
+ CO2 liber
1 7,02 100 0 0 152,2 23,6 11,6 0
2 7,48 85 0 0 146,4 5,56 12,75 2,0
Conform STAS 3349/1 – 83. Betoane de ciment. Prescriptii pentru stabilirea
gradului de agresivitate a apei, in functie de natura anumitor ioni in mediul cu care
betonul vine in contact, se pot manifesta diferite tipuri de agresivitate cu intensitati
diferite determinate de concentratia acestora. Tabelul urmator prezinta tipurile de
agresivitate posibile si intensitatea acestora.
Tabel 4.15. Clasificarea tipurilor de agresivitate (STAS 3349/1 – 83. Betoane de ciment. Prescriptii pentru stabilirea gradului de agresivitate a apei).
Natura agresivitatii
Gradul agresivitatii
foarte slaba
slaba intensa foarte intensa
Sulfatica (SO42-), mg/l 150 - 249 250 - 500 501 - 1000 cazul I
1001 – 2500 cazul II
2501 – 5000 cazul III >5000
De dezalcalinizare (HCO3-) mg/l (duritate
temporara), 0d - <120 (<7) - -
General acida, pH - 6.5 – 5.6 5.5 – 4.5 <4.5
Carbonica (CO2 liber), mg/l, pentru duritatea temporara in 0d ≤ 2.0 2.1 – 6.0 6.1 – 15 >15.0
10 – 14 15 – 29 15 – 29 <300
15 – 30 30 – 60 30 – 90 ≥ 300
31 – 60 61 – 90 91 – 150
-
>60 >90 >150
- Magneziana (Mg2+), mg/l 100 - 199 200 - 1000 1001- 3000 > 3000 Saruri de amoniu (NH4
+), mg/l 50 - 99 100 - 200 201 - 500 > 5000
Oxizi alcalini (OH-), g/l - 17.5 - 25 >25 -
Continutul total de saruri, g/l - 10 - 20 20.1 - 50 >50
Asupra tuburilor de canalizare, pe baza datelor din tabele, se exercita
urmatoarele tipuri de coroziune (conform STAS 3349/1-83):
coroziune biochimica (la toate tronsoanele de canalizare analizata);
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
120
coroziune sulfatica slaba, coroziune intensa data de oxizii alcalini,
dezalcalinizare slaba si magneziana slaba (pentru probele de apa prelevate
de la NOVATEX - Vinalcool);
coroziune acida intensa si foarte intensa, coroziune sulfatica pana aproape
de limita de forte intensa, coroziune magneziana slaba, coroziune intensa
data de sarurile de amoniu, coroziune foarte slaba datorata prezentei oxizilor
alcalini (pentru probele de apa prelevate de la ALPROM);
coroziune de dezalcalinizare slaba la o proba de apa prelevata de la
deversarea ROLAST;
coroziune acida intensa, coroziune sulfatica slaba si coroziune foarte slaba
cauzata de prezenta sarurilor de amoniu pentru 1 proba (pentru apele
analizate din calea depozitelor-Gypstar);
pentru apele prelevate din sectiunea Statie pompare intermediara si
sectiunea Argesana nu s-a semnalat nici un tip de agresivitate fata de
betoane (se remarca, totusi, valori apropiate de limita minima de coroziune
foarte slaba cauzata de sarurile de amoniu);
Din analizele efectuate de SC APA CANAL 2000 S.A. Pitesti pentru probe de
apa uzata de la diferite societati s-au desprins cele ce urmeaza:
societatea S.C. ALPROM S.A. avand ca profil de activitate prelucrarea
lemnului si productia de mobilier este principalul poluator; pe parcursul
anilor 1998 – 2003 s-au inregistrat depasiri permanente la indicatorii:
suspensii (1000 – 3000 mg/l fata de 350 mg/l conform NTPA
002/2002); depasirile au fost permanente;
CBO5 (350 – 900 mg O2/l fata de 300 mg O2/l conform NTPA
002/2002); depasirile au fost permanente;
CCO – Cr (4000 – 15000 mg O2/l fata de 500 mg O2/l conform
NTPA 002/2002); depasirile au fost permanente;
raportul CCO-Cr/CBO5 ajunge la valori de 20 ceea ce indica faptul
ca in apa exista o concentratie mare de substante organice
nebiodegradabile;
amoniu (37 – 250 mg/l fata de 30 mg/l); la concentratii mai mari
de 200 mg/l agresivitatea apei asupra betonului este "intensa"
conform STAS 3349/1-83. Betoane de ciment. Prescriptii pentru
stabilirea gradului de agresivitate asupra betonului. Conform
standardului german DIN 4030 concentratii mai mari de 60 mg/l
clasifica apa "foarte agresiva asupra betonului".
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
121
hidrogen sulfurat (0.2 – 3 mg/l fata de 1 mg/l); conform STAS
3349/1-83 situatiile in care apa contine hidrogen sulfurat se
considera cazuri speciale de agresivitate asupra betonului.
fosfor total (10 – 30 mg/l fata de 5 mg/l conform NTPA
002/2002);
pH-ul a fost depasit in general prin valori mai mari de 8.5
determinand coroziune datorata substantelor alcaline dar s-au
inregistrat si valori de 4 ceea ce inseamna coroziune acida foarte
intensa.
depoul CF a evacuat apa care a avut concentratie mare de substante
organice (CCO-Cr), depasiri la pH (valori peste 9), amoniu si substante
extractibile in eter de petrol; depasirile nu au fost permanente.
societatea LACTAG care are ca profil de activitate achizitionarea si
prelucrarea laptelui a evacuat apa cu depasiri la urmatorii parametrii: pH
(valori peste 10 – 11), suspensii CCO-Cr si fosfor total; depasirile nu s-
au inregistrat permanent;
apa uzata evacuata de S.C. NOVATEX S.A. a prezentat depasiri
permanente la pH (valori de 10 – 13 fata de 8.5 conform NTPA
002/2002);
celelalte societati au avut depasiri fata de limitele impuse de NTPA
002/2002 in special la pH (valori mai mari de 8.5) si CCO-Cr; acestea nu
au fost permanente.
4.5.2.2 Concluziile determinarilor experimentale
Evaluarea gradului in care apele deversate de diversi agenti economici in
reteaua de canalizare exercita actiuni corozive asupra tuburilor din beton, s-a efectuat
in doua moduri, prin analizarea valorilor parametrilor apelor uzate si prin evaluarea
efectelor pe care acestea le au asupra pietrei de ciment. Monitorizarea s-a efectuat pe
o perioada de 3 luni. Rezultatele obtinute au condus la urmatoarele concluzii [24]:
apele deversate de ALPROM, pe perioada monitorizata au prezentat mai
multe tipuri de agresivitati, care confera acestor ape un pronuntat caracter
coroziv asupra pietrei de ciment (pe baza rezultatelor analizelor chimice,
interpretate conform STAS 3349/1-83 s-a remarcat, in mod deosebit,
coroziunea acida intensa si foarte intensa si coroziunea sulfatica pana
aproape de limita foarte intensa). Rezultatele au fost confirmate practic prin
faptul ca probele de mortar care au intrat in contact cu apele deversate de la
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
122
acest agent economic, au fost afectate incat nu s-a reusit exprimarea
coeficientului de stabilitate.
apele deversate de NOVATEX-VINALCOOL, pe perioada monitorizata au
prezentat mai multe tipuri de agresivitati de intensitati moderate (sulfatica,
dezalcalinizare si magneziana), dar si coroziune intensa data de oxizii
alcalini. Si in acest caz rezultatele au fost confirmate practic, coeficientul de
stabilitate obtinut fiind sub valoarea care confera pietrei de ciment
stabilitate in mediu agresiv (0,89 fata de 0,9).
apele deversate in sectiunea calea depozitelor - Gypstar, pe perioada
monitorizata au prezentat coroziune acida intensa. coeficientul de stabilitate
obtinut a fost sub valoarea care confera pietrei de ciment stabilitate in
mediu agresiv (0,89 fata de 0,9).
apele deversate in sectiunile ROLAST, Statia pompare intermediara si
ARGESEANA, pe perioada monitorizata nu au prezentat coroziuni chimice
care sa determine transformari majore in structura pietrei de ciment.
Valorile coeficientilor de stabilitate obtinuti s-au situat peste valoarea de 0,9
insa sub valoarea unitara, deoarece in toate cazurile analizate se manifesta,
pe langa diferitele tipuri de coroziuni chimice si coroziunea biochimica.
in toate cazurile analizate se remarca o buna corelare intre cauze (caracterul
agresiv scazut sau ridicat al apelor uzate analizate) si efecte (influenta
acestor ape asupra probelor din mortar, evaluata prin exprimarea
coeficientului de stabilitate).
Din graficele prezentate se remarca variabilitatea in timp a concentratiei
indicatorilor de calitate ai apelor analizate, care, impreuna cu exercitarea simultana a
mai multor tipuri de agresivitati sporesc gradul de agresivitate asupra pietrei de
ciment din betoanele tuburilor de canalizare (prin efecte de ciclicitate si sinergism).
4.5.3 Coroziunea biochimica
Acest tip de coroziune poate avea loc in medii in care se dezvolta
microorganisme. Este cazul elementelor din beton de la statii de epurare a apelor
uzate, statii de pompare, tuneluri subterane si galerii, conducte de transport al apelor
reziduale etc. Bacteriile care provoaca coroziunea biochimica a betonului, sunt de
doua categorii, dupa valoarea potentialului lor de oxido-reducere [21]:
bacterii aerobe - se dezvolta in medii cu mult aer;
bacterii anaerobe - se dezvolta in medii cu putin oxigen (sau in lipsa
oxigenului).
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
123
Bacteriile aerobe oxideaza, cu ajutorul enzimelor specifice, substantele
organice hidrocarbonate, proteice, detergenti, transformandu-le in: CO2, H2O, SO2,
saruri de calciu, magneziu, potasiu etc., aparand ca faze intermediare NH3 si H2S.
Hidrogenul sulfurat si SO2 sunt oxidati pana la acid sulfuric (sulfati), care exercita o
actiune agresiva sulfatica pentru beton si otel. Bacteriile anaerobe isi procura oxigenul
prin reducerea substantelor organice sau anorganice.
Cel mai frecvent tip de coroziune biochimica este acela cauzat de bacteriile
care obtin energia pentru procesele metabolice, prin oxidarea sulfului, pe care-l contin
in protoplasma. Aceste bacterii sunt atat aerobe cat si anaerobe. Mecanismul de
distrugere exercitat de bacteriile anaerobe este similar mecanismului coroziunii acide.
Microorganismele se dezvolta, in general, in urmatoarele conditii de mediu:
umiditate, temperatura cuprinsa intre 0 si 80 oC, pH10. Existenta lor este favorizata
de vegetatie, de depunerile de sedimente, de resturi vegetale si animale. Cauzele
distrugerii betonului de catre bacterii sunt variate, functie de natura si conditiile de
dezvoltare a microorganismelor, precum si de mediul in care actioneaza.
Coroziunea biochimica este cauzata, pe langa bacterii, si de alge, muschi,
ciuperci. Atat algele, cat si muschii si ciupercile, prin asimilatia clorofiliana, creeaza
un mediu acid puternic, care produce o coroziune acida asupra betonului [21].
Masurile care se recomanda pentru protectia betonului fata de coroziunea
biochimica se refera la respectarea compozitiei betonului si a compactitatii sale, dar
exista si masuri suplimentare specifice, cum ar fi: indepartarea sedimentelor depuse,
tratarea apelor, impregnarea superficiala sau peliculizarea betonului cu substante
fungicide.
4.6 Ape admise in reteaua de canalizare
4.6.1 Calitatea apelor descarcate in retelele de canalizare
Conditiile pe care trebuie sa le indeplineasca apa pentru a fi evacuata prin
canalizare sunt prezentate in continuare, in conformitate cu NTPA 002/2002.
Temperatura apei evacuate sa nu depaseasca valoarea de 400 C. La valori mai
mari efectul agresiv al apei asupra materialelor de executie a retelei produce
deteriorarea in timp a acesteia; se favorizeaza accelerarea proceselor de descompunere
a substantelor organice din apa producandu-se gaze (CH4, H2S, CO2).
pH - ul apei trebuie sa nu scada sub 6,5. Caracterul acid al apei produce
degradarea retelei de canalizare prin coroziune. In zonele unde nu se poate respecta
pH-ul se poate recurge la prevederea de materiale antiacide.
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
124
Sa nu contina suspensii mari sau grele care se pot depune pe canalele de
evacuare a apei producand infundarea acestora, reducerea sectiunii de scurgere.
Substantele volatile, care pot produce prin degajare gaze toxice sau amestecuri
explozive, nu sunt admise (produse petroliere usoare, substante chimice).
Substante peliculogene (grasimi, produse petroliere) pot produce pelicule la
suprafata apei (1 tf petrol poate produce o pelicula ce acopera ≈10 km2 suprafata de
apa), pelicule care impiedica introducerea oxigenului in apa, deci blocheaza epurarea
apei.
Substantele toxice, care in concentratii mici pot produce distrugerea
microorganismelor mineralizatoare din apa si deci ingreuneaza considerabil
tehnologia de epurare.
Microbi si spori ai bolilor contagioase (ape de la spitale, sanatorii, combinate
de carne, tabacarii) care pot provoca imbolnavirea personalului de exploatare sau
epidemii in localitate atunci cand reteaua functioneaza defectuos. Aceste ape sunt in
prealabil dezinfectate.
In tabelul 4.1. sunt date valorile concentratiilor admise in apa ce intra in
canalizare iar in tabelul 4.2. pentru apele uzate la iesirea din statia de epurare.
Tabel 4.16. Conditii de calitate a apelor uzate la introducerea in reteaua publica de canalizare [22]. Nr. crt.
Indicator de calitate U.M. Valori maxime admisibile
1 Temperatura 0C 40
2 pH unitati pH 6.5-8.5
3 Materii in suspensie mg/dm3
350
4 Consum biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5)
mg O2/dm3 300
5 Consum chimic de oxigen (CCO-Cr) mg O2/dm3 500
6 Azot amoniacal (NH4+) mg/dm
3 30
7 Fosfor total (P) mg/dm3 5.0
8 Cianuri totale (CN) mg/dm3 1.0
9 Sulfuri si hidrogen sulfurat (S2-
) mg/dm3 1.0
10 Sulfiti (SO32-
) mg/dm3 2.0
11 Sulfati (SO42-
) mg/dm3 600
12 Fenoli antrenabili cu vapori de apa (C6H5OH)
mg/dm3 30
13 Substante extractibile cu solventi organici
mg/dm3 30
14 Detergenti sintetici biodegradabili mg/dm3 25
15 Plumb (Pb2+
) mg/dm3 0.5
16 Cadmiu (Cd2+
) mg/dm3 0.3
17 Crom total (Cr3+
+ Cr6+
) mg/dm3 1.5
18 Crom hexavalent (Cr6+
) mg/dm3 0.2
19 Cupru (Cu2+
) mg/dm3 0.2
20 Nichel (Ni2+
) mg/dm3 1.0
21 Zinc (Zn2+
) mg/dm3 1.0
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
125
Nr. crt.
Indicator de calitate U.M. Valori maxime admisibile
22 Mangan total (Mn) mg/dm3 2.0
23 Clor rezidual liber (Cl2) mg/dm3 0.5
Tabel 4.17. Caracteristici ape uzate epurate evacuate in receptori naturali [23]. Nr. crt.
Indicator de calitate U.M. Valori maxime admisibile
1 Temperatura 0C 35
2 pH unitati pH 6.5-8.5
3 Materii in suspensie mg/dm3
35
4 Consum biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5)
mg O2/dm3 25
5 Consum chimic de oxigen (CCO-Cr) mg O2/dm3 125
6 Azot amoniacal (NH4+) mg/dm
3 3.0
7 Azot total (N) mg/dm3 15
8 Azotati (NO3-) mg/dm
3 37
9 Azotiti (NO2-) mg/dm
3 2
10 Sulfuri si hidrogen sulfurat (S2-
) mg/dm3 0.5
11 Sulfiti (SO32-
) mg/dm3 1.0
12 Sulfati (SO42-
) mg/dm3 600
13 Fenoli antrenabili cu vapori de apa (C6H5OH)
mg/dm3 0.3
14 Substante extractibile cu solventi organici
mg/dm3 20
15 Produse petroliere mg/dm3 5.0
16 Fosfor total (P) mg/dm3 2.0
17 Detergenti sintetici mg/dm3 0.5
18 Cianuri totale (CN) mg/dm3 0.1
19 Clor rezidual liber (Cl2) mg/dm3 0.2
20 Cloruri (Cl-) mg/dm
3 500
21 Floruri (F-) mg/dm
3 5.0
22 Reziduu filtrat la 1050 C mg/dm
3 2000
23 Arsen (As+) mg/dm
3 0.1
24 Aluminiu (Al3+
) mg/dm3 5.0
25 Calciu (Ca2+
) mg/dm3 300
26 Plumb (Pb2+
) mg/dm3 0.2
27 Cadmiu (Cd2+
) mg/dm3 0.2
28 Crom total (Cr3+
+ Cr6+
) mg/dm3 1.0
29 Crom hexavalent (Cr6+
) mg/dm3 0.1
30 Fier total ionic (Fe2+
, Fe3+
) mg/dm3 5.0
31 Cupru (Cu2+
) mg/dm3 0.1
32 Nichel (Ni2+
) mg/dm3 0.5
33 Zinc (Zn2+
) mg/dm3 0.5
34 Mercur (Hg2+
) mg/dm3 0.05
35 Argint (Ag+) mg/dm
3 0.1
36 Molibden (Mo2+
) mg/dm3 0.1
37 Seleniu (Se2+
) mg/dm3 0.1
38 Mangan total (Mn) mg/dm3 1.0
39 Magneziu (Mg2+
) mg/dm3 100
40 Cobalt (Co2+
) mg/dm3 1.0
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
126
Pentru toate cazurile in care apele uzate depasesc parametri indicati, utilizatorii
care evacueaza astfel de ape sunt obligati sa realizeze statii de preepurare in care, prin
tehnologii adecvate, sa aduca la conditii normate calitatea apei evacuate.
Din punct de vedere al influentei supra statiilor de epurare orasenesti, apele
uzate industriale se pot clasifica in mai multe categorii:
Categoria I – aici se incadreaza apele a caror compozitie nu se
deosebeste esential de aceea a apelor uzate orasenesti, si ca atare pot fi
epurate in comun cu acestea in orice conditii – aceste cazuri sunt foarte
rare;
Categoria II – ape uzate industriale cu caracter predominant organic dar
cu concentratii mult mai mari decat a celor menajere orasenesti. Acestea
nu se pot introduce in statia de epurare a orasului decat dupa o reducere a
concentratiilor acestora pana la valorile concentratiei apelor reziduale
orasenesti. Aceasta se realizeaza prin dilutie sau reglare corespunzatoare
a debitelor, prin compensare in bazine de uniformizare, sau prin tratari
prealabile (ape din industria alimentara);
Categoria a III-a o reprezinta apele reziduale industriale cu incarcare
predominant minerala sau chimica si care pot fi admise in statia de
epurare oraseneasca numai dupa o epurare prealabila (ape cu grasimi si
uleiuri care trebuie trecute prin separatoare de grasimi, ape acide sau
bazice care trebuie neutralizate in prealabil);
Categoria a IV-a o formeaza apele uzate industriale care datorita gradului
lor excesiv de murdarire, in special organica, nu pot fi epurate in comun
cu apele orasenesti, deoarece cu toate masurile prealabile care s-ar lua,
ele nu pot fi aduse la nivelul apelor orasenesti, decat dupa o epurare
foarte avansata, dupa care aducerea in reteaua oraseneasca nu mai este
rationala (ape reziduale provenite de la urmatoarele industrii: hartie si
celuloza, prelucrarea lemnului, furniruire si placaje, fabrici de matase
artificiala, acoperiri metalice, spalare de agregate pentru constructii).
4.6.2 Recomandari pentru calcul tarifelor suplimentare pentru nerespectarea conditiilor de descarcare a apelor uzate in reteaua de canalizare
Aceste recomandari au la baza respectarea prevederilor Legii Protectiei
Mediului privind principiul "poluatorul plateste" [25]:
art. 4. Introducerea parghiilor economice stimulative sau coercitive;
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
127
art. 21. Persoanele juridice au obligatia sa asigure, prin sisteme proprii
supravegherea mediului pentru identificarea si prevenirea riscurilor;
art. 79. d). Suporta costul pentru recuperarea prejudiciului si inlaturarea
urmarilor produse pana la restabilirea conditiilor anterioare;
art. 84. c). Infractiune – provocarea unei poluari accidentale datorita
functionarii instalatiilor tehnologice.
Sintetizat, pentru marea majoritate a retelelor de canalizare si statiilor de
epurare din Romania situatia existenta releva urmatoarele aspecte:
Retele de canalizare
Retele vechi, deteriorate construite conform conceptului tuburi din beton
simplu rostuite si in general neetanse;
Sistemul majoritar – retele in sistem unitar cu probleme de depuneri si
depasirea capacitatii la ploi mai mari decat ploaia de calcul; in anumite
perioade de dezvoltare intensiva a constructiilor de locuinte s-au executat
retele de ape uzate (Dn< 200 mm) la care s-au racordat "ilegal" si apele
meteorice; retele partial (total) umplute cu materii in suspensie;
Nu a existat un sistem de urmarire a agentilor economici din punct de
vedere al calitatii apelor uzate industriale pre-epurate/ sau nu, descarcate
in reteaua de canalizare;
In aceasta situatie - operatorii au ca principal obiectiv: refacerea/
reabilitarea retelei de canalizare si extinderea acestora in zone existente
fara si nou construite.
Statii de epurare
Functionarea defectuoasa: pre-epurare (grasimi, separatoare grasimi,
masurare debite), epurare mecanica (in special partea de utilaje), dificultati
suspensii gravimetrice;
Epurarea biologica functioneaza cu dificultati: numeroase statii de epurare
au aeratoare mecanice, aerare cu bule medii avand consumuri energetice
mai;
Linia namolului: fara concentrare namol, dificultati majore rezervoare de
fermentare namol, deshidratare namol si depozitare namol;
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
128
)/()()/( 33
.. mleitarifFzileTzimQC mmeduz
Functionarea afectata de incarcarile variabile: N, P, MS, CCO – Cr,
situatii pentru care statia de epurare – procesele tehnologice sunt/ nu sunt
pregatite.
Problema stabilirii tarifelor suplimentare trebuie sa considere:
cunoasterea situatiei tuturor agentilor economici din punct de vedere al
debitului, calitatea apelor uzate industriale, programele de lucru; operatorii
trebuie sa monitorizeze toti agentii economici;
implicatiile descarcarii unor cantitati de ape uzate la care indicatorii
conform NTPA 002/2002:
nu degradeaza constructiile si instalatiile retelei de canalizare si
statiei de epurare;
nu diminueaza capacitatea de transport;
nu aduc prejudicii igienei si sanatatii publice;
nu se perturba procesele de epurare
in NTPA 002/2003 sunt prevazuti 23 indicatori - normativul stipuleaza ca
enumerarea nu este limitativa – o analiza completa implica costuri
semnificative;
implicatiile complexe de:
natura constructiva – degradarea retelei de canalizare;
natura operationala – cheltuieli suplimentare pentru operarea
retelei de canalizare;
natura tehnologica din punct de vedere al proceselor din statia de
epurare; (la CCO – Cr peste 2500 mg/l reducerea cu o eficienta de
80% inseamna 100 – 150 g FeCl3/m3 deci, 0.065 Euro/m
3 apa
uzata.
4.6.2.1 Metode de calcul tarife suplimentare suplimetare
4.6.2.1.1 Metoda 1
In aceasta metoda taxele suplimentare se vor stabili cu expresia [25]:
[lei] (4.12)
unde:
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
129
Quz.med. – debitul mediu zilnic al apelor uzate poluate de la un consumator;
cantitatile se vor stabili de comun acord intre operator si beneficiar pe baza
de masuratori sau estimari in functie si de programul de functionare al
agentului economic;
T – perioada pentru care se efectueaza facturarea; aceasta este identica cu
diferenta de timp intre doua recoltari succesive de probe de ape uzate pentru
monitorizare; se va stabili de comun acord cu agentul economic in functie si
de perioadele de operare ale acestuia;
Fm – factor de multiplicare, variabil de la 1 la 5 stabilit conform tabelului
urmator.
Stabilirea factorului de multiplicare Fm va lua in consideratie:
C0 – valorile fiecarui indicator de calitate al apelor uzate conform tabelului 3
din NTPA 002/2002;
Ci – valorile fiecarui indicator de calitate a apelor uzate masurate la caminul
de racord al agentului economic cu reteaua publica.
Rapoartele Ci/C0 vor conduce conform tabelului urmator la determinarea
factorilor de multiplicare Fmi pentru fiecare indicator. Factorul Fm se va obtine ca
medie aritmetica a coeficientilor Fmi pentru fiecare indicator.
Indicatorii Fmi conform se vor stabili de catre fiecare operator pe baza:
cheltuielilor de intretinere, reparatii si retehnologizare a retelei de
canalizare;
cheltuielilor de amortisment, operare, reparatii si retehnologizare ale
statiei de epurare.
Tabel 4.18. Factorul de multiplicare conform fiecarui indicator [25].
Ci/C0 1 – 1.25 1.26 – 1.5 1.51 – 1.75 1.76 – 2.00 >2
Fmi 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
Nota:
Calculul global al coeficientului de multiplicare Fm permite o relaxare de 25 % la depasirea
indicatorilor C0 considerand ca in acest procent reteaua de canalizare si statia de epurare poate sa
se conformeze;
La valori Ci/C0 ≥ 2 se considera "situatii exceptionale" si in aceste cazuri este de preferat sa se
adopte metoda 2.
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
130
)/()()/( 0
3
.. gleitarifCCfzileTzimQC imeduz
100.
.%
terminatideindicatoridetotalnr
neconformerezultatenrtateneconformi
4.6.2.1.2 Metoda 2
In aceasta metoda tariful suplimentar pentru serviciul de canalizare – epurare a
apelor uzate, in cazul evacuarii in reteaua de canalizare a unor cantitati de ape uzate la
care parametrii depasesc limitele admise prin norme, autorizatia si contractul de
evacuare se va calcula cu formula [25]:
[lei] (4.13)
unde:
Quz.med. – debitul mediu zilnic al apelor uzate poluate de la un consumator;
cantitatile se vor stabili de comun acord intre operator si beneficiar pe baza
de masuratori sau estimari in functie si de programul de functionare al
agentului economic;
T – perioada pentru care se efectueaza facturarea; aceasta este identica cu
diferenta de timp intre doua recoltari succesive de probe de ape uzate pentru
monitorizare; se va stabili de comun acord cu agentul economic in functie si
de perioadele de operare ale acestuia;
f – coeficient care tine seama de procentul de neconformitate intr-o perioada
de timp (considerat intre doua prelevari succesive) calculat conform
tabelului 2;
C0 – valorile fiecarui indicator de calitate al apelor uzate conform tabelului 3
din NTPA 002/2002;
Ci – valorile fiecarui indicator de calitate a apelor uzate masurate la caminul
de racord al agentului economic cu reteaua publica;
tariful (lei/g) poate rezulta prin determinari exacte ale costurilor de operare
intretinere si reabilitare a retelei de canalizare si statiei de epurare.
Determinarea coeficientului f care tine seama de procentul de neconformitate
intr-o perioada de timp se propune sa se stabileasca conform tabelului urmator in
functie de procentul de neconformitate:
(4.14)
nr. rezultate neconforme – numar de parametrii la care Ci>C0;
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
131
nr. total de indicatori determinati – nr. total de indicatori din buletinul de
analiza.
Tabel 4.19. Coeficientul f functie de procentul de neconformitate [25].
% neconformitate 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Coeficient f 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2
Probe si analize
Probele de apa pentru efectuarea analizelor se preleveaza in sectiunea de
control definita ca ultimul camin al canalizarii interioare a beneficiarului; inainte de
debusarea in canalizarea publica;
Valorile indicatorilor de calitate determinate prin analize vor fi inscrise:
in buletinele de analiza efectuate de laboratorul de ape uzate al
operatorului.;
in buletine de analize efectuate de alte laboratoare specializate agreate de
operator;
in procesele verbale de constatare ale Serviciului de Canalizare.
Pentru stabilirea coeficientilor de multiplicare (metoda 1) sau de
neconformitate (metoda 2), valorile indicatorilor de calitate se vor lua in consideratie
astfel:
daca rezultatele determinarilor efectuate de laboratorul utilizatorului de apa
sau a unui tert abilitat sau agreat de operator, difera cu mai mult de 20% fata
de valorile determinate de catre operator se iau ca baza de calcul
concentratiile determinate de catre operator, extrapolate pentru intreaga
perioada pentru care se calculeaza cantitatile de poluanti evacuati;
daca rezultatele determinarilor efectuate de laboratorul utilizatorului de apa
sau a unui tert abilitat si agreat de acesta difera cu mai putin sau cu 20% fata
de valorile determinate de operator se iau in calcul mediile valorilor obtinute
din fiecare analiza.
4.6.2.2 Concluzii privind aplicarea tarifelor suplimentare
Concluziile se bazeaza pe o interpretarea raspunsurilor primite de la operatori
de apa, administratii nationale, personalitati stiintifice [25].
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
132
1. Ar trebui inteles ca la baza stabilirii unui tarif suplimentar in aplicarea
principiului "poluatorul plateste" trebuie sa situam [25]:
cunoasterea (cat mai exacta) a situatiei fiecarui agent economic, din punct
de vedere: debit, calitate apa uzata industriala, existenta si functionalitatea
proceselor de pre-epurare, problemele proceselor tehnologice industriale
referitoare la utilizarea apei; orice situatie in care marimile (valorile) sunt
estimate sau apreciate poate duce la dificultati (majore) in aplicare;
se considera necesitatea obiectiva ca intr-un interval foarte scurt:
sa existe un plan de conformare pentru fiecare agent economic care sa
indice toate activitatile care trebuiesc derulate atat de operator
(monitorizare debit, calitate) cat si de agent economic (instalatii de
pre-epurare, reparatii, separarea tehnologica pe de calitate a apelor
uzate)
planul de conformare trebuie sa se bazeze pe intelegerea amiabila a
partenerilor (agent economic si operator) si trebuie sa cuprinda atat
solutiile tehnice in rezolvarea problemelor cat si acordul partilor
privind modalitatile si utilizarea platilor tarifelor suplimentare.
2. Sunt operatori care au solicitat eliminarea paragrafului privind indicatorul
pH. Se considera ca solutia propusa este cea mai echitabila, pentru ca este metoda cea
mai simpla prin care agentul economic poate sa-si rezolve situatia in incinta fara sa
plateasca tarif suplimentar.
3. Aplicarea recomandarilor nu se poate realiza daca operatorul nu-si face
ordine in sistemul propriu. Aceasta inseamna:
crearea bazei de date pentru reteaua de canalizare; este necesara cunoasterea
fiecarui tronson, camin si instalatie anexa din reteaua de canalizare; in
acelasi mod trebuiesc tratate racordurile; la acestea trebuiesc asociate
costurile de intretinere, operare, reabilitare;
elemente statiei de epurare: eficiente/trepte si indicatori asociate cu
cheltuielile de energie, reactivi si de personal;
acreditarea laboratoarelor, functionalitatea lor si capacitatea de operare in
timp real si cu rezultate.
4. Referitor la ideea acordarii unor bonusuri agentilor economici care se
incadreaza in prevederile NTPA 002:
18% s-au referit la acest aspect: 50% fiind impotriva ferm, 50% fiind de
acord sa se acorde bonusuri sub forma unor servicii;
Capitolul 4. Comportarea colectoarelor de canalizare la actiunea apelor uzate
133
rezolvarea nu este tocmai generoasa daca ne gandim la o intelegere a
operatorului vis-a-vis de situatia cel putin intr-o prima etapa si in situatiile in
care implicatiile sociale ale agentului economic sunt mari;
5. Se consider considera ca:
Exista un optim, ca de obicei tehnic si economic si chiar moral. Multi
operatori si numerosi agenti economici au probleme, asa ca doar prin
eforturile celor doi parteneri se vor gasi solutii care sa imbunatateasca
situatiile de poluare si de incadrare in normative si legi;
Fiecare operator trebuie sa-si elaboreze propria metodologie, bazata pe
situatiile reale din sistemul de canalizare si statia de epurare;
Metodele propuse in recomandari nu sunt obligatorii, doar optionale.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
134
5 Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
Pentru reteaua de canalizare sunt folosite urmatoarele criterii pentru stabilirea
momentului si modului de reabilitare:
Criterii generale de performanta:
- Capacitate redusa de transport;
- Consum de enegie cu mult peste cel proiectat;
- Restrictii de constructie pe calea de rurale, pentru trafic;
- Intretinerea si exploatare;
- Materiale disponibile;
- Posibilitatea de dezvoltare in viitor.
Conditii de performanta:
- Performanta hidraulica;
- Impact asupra mediului.
La reabilitarea retelei de canalizare modul de analiza al sistemului depinde de
dimensiunea problemei:
- reabilitare limitata; de regula o parte din retea sau numai unele colectoare
sunt deteriorate ca structura sau ca mod de functionare (capacitate de
transport depasita – punere sub presiune);
- reabilitare de mari dimensiuni, ce poate cuprinde toata reteaua si care
poate fi numita si retehnologizare a retelei; aceasta se face de regula la
depasirea duratei normate de lucru a retelei.
In cazul unei reabilitari limitate nu se pune problema cresterii debitului de ape
evacuate prin canalizare chiar daca se decide realizarea unui colector nou.
In acest caz problema expertizarii structurale a canalului vechi este esentiala.
Trebuie decis daca sistemul constructiv existent este bun sau daca acesta poate fi
consolidat la o limita de siguranta comparabila cu o lucrare noua. Pentru adoptarea
solutiei trebuie tinut seama si de alte elemente importante:
- cum poate functiona sistemul pe perioada reabilitarii si cat de complicata
este solutia provizorie;
- cat dureaza reabilitarea; solutia cu durata minima de reabilitare este de
preferat;
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
135
- daca tehnologia de reabilitare disponibila este si rationala / rentabila
pentru folosirea ei la dimensiunea reala a lucrarii.
Investigatia supra structurii depinde de marimea colectorului.
In cazul colectoarelor nevizitabile, investigarea este de obicei indirecta:
- Se spala colectorul, folosind mijloace hidraulice energice;
- Se intrerupe scurgerea apei in canalizare, pe tronsonul spalat;
- Se introduce un echipament cu camera TVCI si se obtin informatii
vizuale;
- Se analizeaza informatiile vizuale;
- Se completeaza cu informatiile obtinute de la lucrarile de reparatii facute
anterior;
- Se pot face sapaturi limitate, in spatii in care nu se produc probleme mari
pentru trafic si se verifica direct informatia asupra starii colectorului.
In cazul colectoarelor vizitabile dupa spalarea energica a tronsoanelor se face o
inspectie cu o echipa de specialisti. Constatarile se fac pe loc si sunt marcate pe un
profil longitudinal; profilul are un sistem de referinta pentru detectarea usoara a
sectiunilor, pot fi facute fotografii sau filme. Sunt luate toate masurile de siguranta
necesare pentru protectia personalului implicat.
In ambele sisteme de control se analizeaza:
- Marimea, amploarea, desimea si modul de dispunere al fisurilor;
- Starea imbinarilor;
- Dislocarea de material pe portiuni importante de tub;
- Ruperea si dislocarea tuburilor;
- Racordurile incorect facute;
- Marimea infiltratiilor din exterior;
- Intensitatea degradarii suprafetei si eventual cauza acesteia (coroziune,
abraziune, calitatea materialului, erori de executie etc.);
- Starea armaturii si betonului din structura.
Concluzia analizei trebuie transformata intr-o solutie constructiva:
- Structura colectorului este inca buna dar trebuie consolidata;
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
136
- Structura colectorului este buna si numai suprafata interioara trebuie
refacuta; refacerea poate fi facuta prin „dublarea” structurii existente sau
prin inlocuirea totala si realizarea alteia noi;
- Colectorul este total deteriorat si structura trebuie refacuta integral.
In cele ce urmeaza sunt prezentate metodele de reabilitare actuale,
aplicabilitatea si limitarile fiecareia dintre acestea.
In general, colectoarele de dimensiuni mari vor trebui curatate inainte de a se
trece la lucrarile de reabilitare. Unele tehnici pot fi aplicate prin recurgerea la
configuratia de acces existenta, in timp ce altele impun realizarea unor puncte
temporare de acces. Anumite tehnici pot fi utilizate in perioade cu debite scazute, in
timp ce altele impun golirea colectorului.
5.1 Umplerea golurilor prin injectii la interior si exterior
Injectarea in interiorul conductei – aceasta este o metoda obisnuita de
etanseizare a surselor de scurgere in colectoarele de canalizare cu structura intacta.
Prin torcretare se stabilizeaza conducta, etanseizandu-se fisurile simple si fisurile
penetrante, insa nu este considerata a reprezenta o metoda de raparare a structurii. In
puncte strategice se injecteaza substante chimice (fenomen numit stabilizare chimica)
sau rasina epoxidica, prin porturi de injectie instalate in perforatii practicate in
peretele conductei. Se impune accesul uman direct, iar zonele urmand a fi torcretate
vor fi curatate.
Figura 5.1. Reabilitare prin injectare in interiorul conductei.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
137
Injectarea la exterior se va realiza in afara conductei, pentru a umplerea
golurilor din terenul invecinat. Injectarea va servi in acest caz la stabilizarea solului,
va reface capacitatea de sprijin si va reduce pierderile de apa Pentru injectii in teren se
vor utiliza substante chimice si materiale pe baza de ciment.
Injectiile in teren se vor face din interiorul conductei, prin perforatii special
realizate in peretele conductei, dar se pot face si de la suprafata, prin realizarea de
foraje de mici dimensiuni in sol. Este vorba despre o metoda relativ ieftina care poate
fi aplicata fara a exercita impact negativ asupra altor retele subterane de utilitati [26].
Injectiile in teren pot fi utilizate in cazul oricarui material de conducta, existenta unor
debite reduse prin conductele de canalizare la momentul efectuarii acestei operatiuni
nepunand nicio problema Desi injectiile in teren servesc la consolidarea structurii
solului, acestea nu vor duce si la cresterea rezistentei structurii colectoarelor.
5.2 Reparatii localizate – re-formarea conductei
Re-formarea sau re-rotunjirea este o metoda de stabilizare a conductelor,
utilizata pentru a readuce un colector deformat la forma sa originala. Este urmata de o
alta metoda de reparare localizata, cum ar fi captusirea. Se va monta un dispozitiv
mecanic articulat care se va dilat astfel incat sa aduca respectiva conducta la forma sa
initiala. Desi reformarea este o procedura care poate fi aplicata tuturor conductelor,
indiferent de materialul din care sunt acestea realizate, totusi dimensiunea este
extreme de importanta, nefiind posibila decat aplicarea pentru conducte circulare cu
diametre cuprinse intre 100 - 2800 mm.
5.3 Camasuirea conductei
Aceasta procedura (Cured in Place Pipe – CIPP) consta din introducerea unei noi
captuseli la interiorul unei conducte de canalizare existente. Camasuirea poate fi
structurala sau non – structurala, cu montaj continuu sau localizat, pe segmente.
Inainte de realizarea conductei, se impune curatarea acesteia. In situatiile in care
panza de apa freatica este amplasata mai sus decat generatoarea superioara a
conductei nu se va recurge la tehnici de camasuire non – structurala. Instalarea
camasuirii va duce la reducerea sectiunii transversale a conductei.
Pentru camasuirea colectoarelor de mari dimensiuni este disponibila o gama
variata de materiale, printre care: PVC, polietilena, polibutilena, otel, mase plastice
armate cu fibre de sticla (FRP), rasina termoreactiva RTR sau ciment.
Metoda “sub-lining” (sub-camasuirea) este o metoda care se poate utiliza atat
pentru reparatii structurale, cat si pentru reparatii non – structurale [27]. Dupa golirea
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
138
conductei de canalizare, prin aceasta se va introduce sau se va trage o captuseala
mentinuta in forma de U cu ajutorul unor benzi de polipropilena. Odata pozitionata
captuseala, aceasta va fi impinsa in forma dorita cu ajutorul unui jet de apa sub
presiune. Materialul captuselii este polietilena, iar diametrul maxim pentru care s-a
utilizat aceasta metoda pana in prezent este de 1100 mm.
Metoda “slip – lining” (dublare interioara continua - insertie de conducta) este
o metoda de reparatie structurala aplicabila (pana in prezent) pentru conducte cu
diametre cuprinse intre 63 si 2500 mm. Anterior inserarii, segmentele sunt imbinate
prin topire. Uneori se recurge la rulouri care sa sprijine conducta interioara si sa
mentina forma inelara din jurul acesteia, pe masura ce se realizeaza insertia [28].
Spatiul circular ramas va trebui stabilizat prin injectare, astfel incat sa se mareasca
rezistenta conductei. Metoda “slip - lining” nu poate fi utilizata in cazul unor coturi in
unghi ascutit, debitele vor trebui deviate pe parcursul desfasurarii acestei operatiuni,
iar spatiul de montaj va trebui sa fie suficient de mare pentru a permite tragerea in
pozitie a tevii interioare fara flexare excesiva. Aceasta metoda poate fi aplicata rapid
de muncitori calificati si experimentati.
Figura 5.2. Reabilitare prin metoda „CIPP”.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
139
Metoda “interlining” este o metoda de reparatie structurala similara celei
anterioare, cu exceptia faptului ca nu exista continuitate a dublarii, aceasta fiind
montata pe segmente, in zonele specifice care necesita imbunatatire [28]. Mai intai, se
va introduce o captuseala non –structurala in conducta “gazda”, impinsa pentru a
adera la circumferinta interioara apoi vor fi montate in pozitie segmentele scurte ale
conductei de dublura, injectandu-se ciment in spatiul circular ramas intre captuseala
non – structurala si conducta de dublura.
Camasuire interioara prin metoda CIPP este vorba de o tehnologie de reparatie
structurala, utilizata in vederea reabilitarii unor conducte de canalizare cu diametrul
de pana la 2440 mm. Stratul de camasuire consta din rasina termoreactiva care, in
urma intaririi, asigura imbunatatirea caracteristicilor structurale si hidraulice ale
conductelor de canalizare. In vederea intaririi rasinii se va recurge la raze ultraviolete,
abur fierbinte sau apa calda.
Figura 5.3. Schema metodei de reabilitare prin metoda „CIPP”.
Doua tehnici sunt disponibile pentru reablizarea camasuirii tip CIPP. Tehnica
inversiunii implica fixarea tubului umplut cu rasina in jurul unui inel de inversie si
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
140
inversiunea tubului spart in urma contactului cu abur, aer sau apa sub presiune.
Tehnica tragerii implica tragerea tubului prin conducta de canalizare, urmata de
umflarea lui cu ajutorul aerului comprimat sau a aburului. Ambele metode impun
curatarea si golirea conductelor de canalizare.
Aplicarea ferocimentului este o metoda de reparatie structural care utilizeaza ca
material de reparatie a conductelor de beton betonul armat. Torcretul este un amestec
de ciment si nisip aplicat prin pulverizare, in timp ce recurgerea la betoane monolite
impune turnarea in anumite forme.
Ambele metode fac peretii interior ai conductelor de canalizare mai netezi,
ambele fiind tulizate cu success pentru canale colectoare cu diametre de cel putin
1200 mm. Printre avantajele acestei metode se numara faptul ca permite existenta
unor debite prin colectoare in momentul realizarii acestei operatiuni, ca permite
modificarea dimensiunilor conductei, precum si inglobarea cu usurinta a racordurilor
laterale. Cu toate acestea, infiltratiile vor trebui sa fie limitate in momentul aplicarii
acestei metode, intervalele de timp necesare accesului personalului sunt lungi, este
necesar sa existe un grad ridicat de specializare a personalului, reducerea sectiunii
transversale a conductei poate fi semnificativa, iar colectorul va trebui curatat serios
inainte de a se putea trece la reparatia efectiva [29].
Metoda “segmental lining” este o metoda de reparatie structurala care
presupune introducerea segmentelor prefabricate in interiorul conductei, fixarea
acestora in pozitie si cimetarea spatiului circular ramas intre cele doua. Materialele de
captusire vor include: ciment armat cu fibra de sticla (GRC), mase plastice armate cu
fibra de sticla (GRP), betoane armate cu fibre de sticla. Se recomanda curatarea
canalelor colectoare inainte de efectuarea reparatiilor. Aceasta metoda se poate aplica
atat in cazul conductelor circulare, cat si a celor non – circulare, iar montajul
segmentelor respective se va putea realiza si in conditiile prezentei unor debite prin
conducta (nu se impune recurgerea la pompare pe o conducta de derivatie) [30].
Imbinarea segmentelor este extreme de solicitanta, din punct de vedere al manoperei.
Metoda “spiral lining” este o metoda de reparatie structurala. O banda de
plastic profilata va fi introdusa print-o masina de faltuit cu ajutorul careia marginile
acesteia vor fi blocate [31]. Captuseala asamblata este apoi introdusa prin colector cu
ajutorul punctului de acces. In majoritatea situatiilor, captuseala spiralata poate fi
fabricata in asa fel incat acesta sa fie in contact direct cu suprafa interioara a
colectorului, caz in care nu se mai impune cimentarea.
Avand in vedere ca materialul de captusire va fi fabricat la fata locului, se vor
putea aduce modificari la diametrul acestuia, astfel incat ele sa corespunda
modificarilor diametrului conductei de canalizare. Captuseala va putea fi fixata intr-o
bucatam necesitand recurgerea la personal specializat.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
141
Figura 5.4. Schema metodei de reabilitare „spiral lining”.
“Panel Lok 111” este un sistem de reparatie structurala aplicabila pentru
conducte de canalizare cu diametre de cel putin 900 mm. Acest sistem duce la
imbunatatirea integritatii structurii conductelor si preintampina deteriorarea
materialului din care este relizata conducta gazda. Panourile pot fi introduce usor prin
deschiderile de acces, nefiind necesara practicarea de puturi de acces. Imbinarile cep
si buza formeaza garnituri etanse. Pe partea interioara, captuseala este neteda, iar pe
cea exterioara prezinta striatii, astfel incat sa faca posibila fixarea in pozitie a
captuselii dupa cimentarea spatiului circular ramas .
Inainte de recurgerea la sistemul “Panel Lok” conducta de canalizare va trebui
curatata si golita Avantajele recurgerii la acest sistem sunt reprezentate de reducerea
minima a sectiunii trasversale, capacitatea hidraulica imbunatatite, si protejarea
eficienta impotriva coroziunii.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
142
Etansare Cap dirijor Cap de frezat Ciocan perforator Transportor elicoidal
5.4 Inlocuirea conductei
Metoda “pipe eating” este o metoda de reparatie structurala utilizata pentru
inlocuirea directa a conductelor de canalizare. Scutul de impingere va distruge
conducta defecta, faramitand-o. Inlocuirea directa inseamna ca se va poza o noua
conducta in exact acelasi loc unde fusese anterior conducta defecta. Reziduurile
ramase in urma distrugerii conductei vor fi eliminate prin excavare si aspirare, sau cu
ajutorul unor pompe de beton, putand fi utilizate ulterior ca material de umplutura in
constructii. Apoi, o conducta continua noua, fixata pe scut, va fi asezata in pozitie, pe
masura ce conducta defecta existenta este distrusa si indepartata. Metoda este
actualmente limitata doar la conducte cu diametrul pana la 900 mm, nefiind prea
folosite pentru conducte cu diametre mai mari. Desi este necesara realizarea unor
puturi de acces, aceasta tehnica permite montarea noilor conducte cu perturbarea
minima a suprafetei, in comparatie cu metodele de inlocuire a conductelor care impun
realizarea de excavatii (metode “cu sapatura”).
Figura 5.5. Schema metodei de reabilitare „pipe eating”.
Metoda “pipe bursting” este o alta metoda de inlocuire directa a conductelor
de canalizare. Aceasta tehnologie consta in spargerea pneumatica sau hidraulica a
vechii conducte prin introducerea unui asa zis « cap de spargere » si inlocuirea
acesteia cu o alta de dimensiuni egale sau sensibil mai mari utilizand acelasi traseu,
prin tragerea sau impingerea noii conducte de catre capul de spargere. In unele cazuri,
noua conducta a fost cu pana 150% mai mare decat conducta veche.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
143
Conducta noua
Camera de lansare
Cap de spargere
Camera de iesire
Conducta existenta din AC
Fragmente de conducta
Unitate hidraulica de spargere
Figura 5.6. Schema metodei de reabilitare „pipe bursting”.
Aceasta metoda nu poate fi utilizata in zone cu retele subterane de utilitati
aflate la o distanta mai mica de 300 mm de reteaua de canalizare si nici in cazul in
care exista coturi in unghi ascutit pe traseul conductei. Aceasta tehnica permite
montarea noilor conducte cu perturbarea minima a suprafetei.
5.5 Excavarea si inlocuirea conductei
Uneori pot interveni situatii in care solutia optima este aceea de a inlocui
conducta prin metode care presupun excavatii. Mai degraba decat repararea sau
recondiionarea din interior. Aceasta varianta s–ar putea dovedi a fi mai putin
costisitoare sau ar putea fi folosita cand se impune cresterea dimensiunii conductei de
canalizare.
Metodele cu sapatura directa sunt utilizate atunci cand nivelul deranjului
provocat opiniei publice poate fi mentinut in limite acceptabile. Pe masura ce
adancimea traseului conductei creste, aplicabilitatea metodelor cu sapatura deschisa
scade, impunandu-se metodele “fara sapatura”.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
144
Figura 5.7. Transee conducta.
Executarea sapaturilor se incepe prin desfacerea imbracamintii asfaltice pe
latimi corespunzatoare (min. 0.60 m de o parte si de alta a transeei) in vederea
respectarii prevederilor privind protectia muncii.
Transeele se executa cu latimi minime necesare, cu respectarea conditiilor de
executie a lucrarilor, in functie de modul de executie a sapaturilor, de natura terenului
si de latimea exterioara a canalului sau al diametrului exterior al conductei.
Pentru canalele cu sectiune circulara avand diametrul interior 200 – 400 mm,
executate din tuburi de beton simplu, prefabricate se dau latimile maxime ale sapaturii
in tabelul urmator.
Tabel 5.1. Latimea transeelor pentru canale circulare [13].
Diametrul interior al tubului (mm) Latimea maxima a sapaturii (m)
200 0.8
250 0.85
300 0.9
400 1.05
Peretii transeelor se executa vertical sau in taluz, in functie de natura solului si
a spatiului disponibil pentru executarea sapaturilor. La adancimi mari si in cazul unor
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
145
conditii hidrogeologice nefavorabile, transeele se executa de multe ori combinat:
partea superioara mcanizat (in taluz) iar partea inferioara manual (cu pereti verticali).
Executarea sapaturilor (saparea si indepartarea pamantului din transee) se poate
face mecanizat, semimecanizat si manual.
Saparea mecanizata se executa cu excavatoare universale obisnuite cu cupa de
0.15 – 0.30 m3 sau cu lingura intoarsa, cu sapatoare frontale, numite si sapatoare de
santuri, cu dragline, cu greifere sau cu buldozere.
Saparea semimecanizata se practica in special pe strazile unde trebuie efacut
canalul si subsolul este partial ocupat de alte constructii edilitare. In aceste zone se
sapa fie manual, fie mecanizat, evacuarea pamantului facandu-se cu benzi
transportoare asezate pe radierul transeei direct in camioane ce asteapta pe mal.
Pentru sapaturi in terenuri foarte tari si tari se foloseste ciocanul pneumatic de
abataj dotat cu cazma si lopata.
Saparea manuala se practica din ce in ce mai putin; aceasta isi gaseste aplicare
in cazul transeelor de dimensiuni mici, pentru corectarea sapaturii mecanice in
portiunile cu retele subterane numeroase. Saparea se face cu tarnacopul si cazmaua,
iar indepartarea pamantului cu lopata.
Pe strazile mai inguste, daca nu se poate asigura o banda de cel putin 4 m
pentru circulatia vehiculelor se alege un amplasament la o distanta cat mai mica de
centrul de greutate al santierului in care se depoziteaza provizoriu pamantul pana la
inceperea umpluturii.
O problema importanta o reprezinta asigurarea stabilitatii constructiilor si
instalatiilor invecinate transeei, fiind necesare, uneori masuri de consolidare sau
protejare.
5.5.1 Sprijinirea transeelor
De cele mai multe ori, peretii transeelor sunt verticali. Pentru a impiedica
degradarea peretilor si alunecarea terenului din vecinatatea transeei acestea se sprijina
cu ajutorul dulapilor si bilelor de brad sau a sprijinirilor metalice de inventar, functie
de natura terenului.
In terenuri coezive sprijinirea se realizeaza cu dulapi orizontali asezati la
intervale de 0.5 – 1.0 m si dulapi verticali asezati la distante de 1.0 – 1.5 m. Intre
dulapii verticali se bat bile numite spraituri la intervale de 0.6 – 0.8 m, sub ale caror
capete se bat bucati de scandura pentru a impiedica spraitul sa cada. In locul
sprijinirilor cu material lemnos se pot folosi dulapi din metal si spraituri metalice.
Sprijinirea incepe cand transeea are 1 – 1.5 m.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
146
In terenuri slab coezive si putin acvifere, dulapii orizontali se aseaza unul langa
altul.
In terenuri cu apa subterana se executa sprijiniri prin palplanse. in acest scop,
dupa ce s-a ajuns cu sapatura pana la cca. 1 m adancime se instaleaza pe fundul
sapaturii un cadru de lemn care se sprijina pe piloti asezati la distanta de cca. 2 m unul
fata de altul; la interior se aseaza un alt cadru si intre cele doua cadre se bat palplanse
de lemn sau metalice; la inceput, pentru ghidarea palplanselor se monteaza la
inaltimea de 2 m un cadru provizoriu.
Pe masura avansarii sapaturii se bat si palplansele, iar la distante de 70 – 80 cm
se monteaza la interior un alt cadru. In timpul lucrului palplansele trebuie sa fie
incastrate pe o inaltime minima de 0.5 m. Imbinarea intre palplanse se face prin nut si
feder, pentru o cat mai buna etansare a transeei. Baterea palplanselor se realizeaza
manual sau cu berbecul actionat mecanic.
5.5.2 Epuismente
Uneori reteaua de canalizare trebuie sa se execute sub nivelul apei subterane; in
astfel de situatii este necesar sa se execute epuismente. Procedeele de executie a
epuismentelor depind de natura terenului, nivelul apelor subterane, dimensiunile
transeelor.
In terenuri cu permeabilitate redusa si cantitati mici de apa, pe radierul transeei,
din loc in loc, se executa o serie de gropi, din care cu ajutorul moto sau
electropompelor se evacueaza apa.
In terenuri cu permeabilitate mai mare se executa sub viitorul radier al
canalului, drenuri, de o parte si de alta a acestuia sau in ax. Apa colectata de drenuri,
pe anumite tronsoane este apoi evacuata prin pompare. Dupa terminarea lucrarii,
drenurile nu sunt dezafectate, acestea colecteaza in continuare apa subterana care este
apoi evacuata direct in emisar. Aceste drenuri coboara nivelul apei subterane in zona
canalului, evitandu-se astfel inundarea subsolurilor sau infiltrarea apei subterane in
canal.
Daca terenurile au permeabilitate mare, pentru a se putea lucra in uscat, se
coboara nivelul apei subterane cu ajutorul unor siruri de puturi forate (ɸ 250 – 500
mm), plasate in lungul transeei, de o parte si de alta a acesteia, la 3 – 10 m distanta de
pereti. In locul acestor puturi forate se pot utiliza filtre aciculare, executate din tevi
metalice, de 1 m lungime si 0.05 m diametru, asamblate prin filet si care au elementul
filtrant la partea inferioara. Acesta consta in doua tevi concentrice perforate, de 1 m
lungime, infasurate cu plasa metalica; la partea inferioara este prevazuta o bila
supapa, pentru a antrena particulele fine in timpul epuizarii apei. Filtrele se introduc
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
147
in pamant, in pozitie verticala, pana la cota prevazuta in proiect, cu ajutorul instalatiei
de pompare, care impingand apa si aerul din sol in filtrul acicular, impinge in jos bila
sferica si lasa astfel ca apa sub presiune sa iasa la exterior. Se produce astfel o spalare
hidraulica a terenului, materialul dislocat fiind impins la suprafata solului.
In spatiul creat in jur, in cazul nisipurilor fine, se introduce pietris ciuruit, pana
la cota initiala a panzei freatice si apoi se executa un dop de argila. Puturile se
racordeaza la o conducta generala asezata paralel si lateral transeei, prin intermediul
unor mansoane flexibile de cauciuc. Instalatia de pompare consta din doua
electropompe speciale autoamorsate. Pe masura ce se spala terenul, filtrul acicular
patrunde mai adanc in sol, pana se ajunge la cota din proiect. Dupa aceasta operatie,
prin aceleasi conducte, se aspira apa din filtrul acicular – din sol – pentru a mentine
coborat nivelul apei subterane si a executa in uscat restul lucrarilor.
5.5.3 Montarea tuburilor si executarea caminelor
Montarea tuburilor incepe prin turnarea fundatiei caminelor la dimensiunile din
proiect; apoi se executa rigola de pe radierul caminului si se monteaza tuburile care
patrund in camin. In continuare, se poate executa, in paralel montarea tuburilor si
peretilor caminelor. In terenurile necorespunzatoare trebuie luate masuri speciale
pentru fundare. Dupa terminarea zidariei sau montarea tuburilor prefabricate din care
este construit caminul, se rostuieste zidaria cu mortar de ciment, se monteaza scarile,
capacele.
In terenuri cu pietrisuri grosiere, marne sau stanca nu este permisa rezemarea
directa pe sol a tuburilor circulare fara talpa. In asemenea situatii este necesara
executarea unui reazem de nisip, balast (cu granule de pana la 3 cm) sau beton.
Reazemul va avea grosimea de cel putin 10 + Dn/10 (cm) pentru nisip si balast si 5 +
Dn/10 (cm) pentru beton. Contactul dintre reazemul de beton si tub trebuie sa fie
continuu, fara denivelari, pentru a evita concentrarile de eforturi in tuburi.
Lansarea tuburilor in transee se poate executa cu trepiede de montare a
conductelor,macarale portal, tractoare speciale de lansare (pentru tuburi mai mici),
automacarale, excavatoare, dragline echipate cu brat de macara. Pentru lansare se
folosec chingi late, cablurile si lanturile deteriorand stratul superficial.
5.5.4 Executarea umpluturilor
Indepartarea sprijinirilor din transee se face pe masura efectuarii umpluturii de
jos in sus; numai daca exista pericolul degradarii malurilor si accidentarii muncitorilor
care lucreaza la umplerea transeei, sprijinirile nu se scot din transee partial sau total.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
148
Umplerea transelor se face cu lopata pentru volume mici de pamant si canale de
dimensiuni reduse sau cu buldozerul pentru canale de dimensiuni mari.
Umplerea cu pamant a transeelor se face in straturi de 0.20 m; daca pamantul se
prezinta sub forma de bulgari, acestia trebuie sfaramati. In jurul canalului se asigura o
umplutura manuala, executata din straturi de cca. 10 cm, bine compactate pana la cel
putin 30 cm deasupra generatoarei superioare; compactarea peste acest nivel se
realizeaza mecanic. Dupa terminarea umpluturii este necesara refacerea imbracamintii
asfaltice si transportarea pamantului in exces.
Executarea canalizarilor prin metoda cu transee deschisa are urmatoarele
dezavantaje:
ingreunarea traficului in zona afectata de lucrari, blocaje si implicit cresterea
poluarii in zona;
deteriorarea imbracamintii asfaltice a strazilor;
necesitatea excavarii, transportarii si depozitarii pamantului conduce de
asemenea la o accentuare a poluarii datorita utilajelor folosite;
praf, zgomot, vibratii care produc disconfort populatiei;
risc de deteriorare a retelelor edilitare existente;
risc de deteriorare a monumentelor si cladirilor datorita vibratiilor ceea ce
conduce la costuri ridicate de refacere;
lucrarile depind de starea vremii;
serie de magazine si obiective din zona lucrarilor pot fi inchise pe termen
lung;
nemultumiri ale cetatenilor.
5.6 Executia canalizarilor fara transee deschisa
In cazul metodelor fara transee deschisa se diferentiaza doua tipuri de metode:
tehnologii fara transee deschisa pentru instalarea cablurilor si conductelor
prin impingere sau forare;
realizare tuneluri si galerii.
Prin aceste tehnologii se intelege: instalarea subterana a cablurilor si
conductelor prin tragere, impingere, presare, pilonare, intr-o cavitate executata in sol
prin forare.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
149
In tabelul urmator sunt prezentate o serie de metode fara transee deschisa
pentru realizarea unor cavitati subterane cu diametre cuprinse in intervale de la cativa
centimetri pana la cativa metri.
Acestea se diferentiaza prin posibilitatile de acces la interfata de lucru (tehnici
care nu necesita personal de lucru in cavitatea excavata in timpul instalarii si tehnici
care necesita personal de lucru), determinarea pozitiei, corectia directiei forajului,
amplasarea capului de foraj sau a masinii de microtunelare (tehnici directionate si
nedirectionate) [38].
Tehnicile care nu necesita personal de lucru in cavitatea excavata sunt utilizate
pentru instalarea cablurilor si a conductelor neaccesibile pentru om sau in cazul in
care conditiile de lucru sau de protectie a sanatatii sunt greu de realizat.
Definitia pentru conducte ne-accesibile omului este diferita de la tara la tara.
Astfel, conform ATV-A 125E se intelege pentru conducte cu diametru interior mai
mic de 1200 mm. In cazuri exceptionale, aceasta valoare poate fi redusa pana la 1000
mm:
cand lungimea de impingere este mai mica de 80 m;
cand o conducta de lucru (diametrul interior 1200 mm) pe cel putin 2000
mm lungime este disponibila.
Valorile limita pentru tehnicile care nu necesita personal de lucru in unitatea
excavata sunt:
sectiune circulara
- pentru lungimi mai mici de 50 m 0.8 m;
- pentru lungimi intre 50 si 100 m 1.2 m;
- pentru lungimi de 100 m si mai mari 1.2 m.
sectiune rectangulara
- pentru lungimi mai mici de 50 m 0.8 m inaltime;
0.6 m latime;
- pentru lungimi intre 50 m si 100 m 1.0 m inaltime;
0.6 m latime;
- pentru lungimi peste 100 m 1.2 m inaltime;
0.6 m latime.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
150
Tabel 5.2. Tehnici de instalare a conductelor fara transee deschisa [17].
Metode pentru
instalarea cablurilor si conductelor
fara transee
deschisa
Tehnici care nu necesita personal de
lucru in cavitatea excavata
Tehnici ne-
dirijabile
Tehnici cu dislocuirea
solului
Prin lovire
Prin batere tevi cu frontul tevii inchis
Impingere orizontala cu expandare
Tehnici cu indepartarea
solului
Prin batere tevi cu front deschis
Foraj cu freza netubat
Foraj cu freza
Forare prin lovire
Impingere orizontala cu sapa largitoare
Tehnici drijabile
Tehnici cu dislocuirea
solului
Prin lovire dirijabila
Forare orizontala prin lovire
Impingere cu teava pilot cu decopertare
sol
Microtunelare cu dislocuire sol
Tehnici cu indepartarea
solului
Impingere cu teava pilot
Microtunel
cu indepartarea solului excavat cu
freza
cu indepartarea solului excavat
hidraulic
cu indepartarea pneumatica a solului excavat
cu indepartearea solului excavat
prin alte metode mecanice
Foraje directionate cu fluid de spalare
Fluid de spalare lichid
Fluid de spalare gaz
Tehnici care necesita
personal de lucru in
cavitatea excavata
Impingere cu scut
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
151
Daca aceste dimensiuni sunt depasite atunci se pot utiliza tehnici cu personal de
lucru in interiorul cavitatii excavate.
A doua caracteristica – ne-dirijabil – metode la care nu este posibila corectia
directionala a capului de foraj.
Un criteriu de evaluare important pentru toate metodele de instalare a
conductelor fara transee deschisa il reprezinta rata de avansare sau viteza de
impingere care reprezinta lungimea de impingere/ timpul de impingere.
In ceea ce priveste aceasta rata de avansare se pot diferentia:
timpul global de forare reprezinta timpul total inclusiv timpul de pornire,
timpul pentru lucrari adiacente care servesc forajului;
timpul net de forare – timpul efectiv de realizare a forajului;
timpul pentru operatii de inlocuire – timpul necesar pentru inlocuirea
echipamentului de forare din cavitatea excavata pentru un alt punct setat;
timpul de start al forajului – timpul necesar pozitionarii capului de foraj si
inceperea forarii;
timp pentru pregatirea echipamentului – timpul pentru pregatirea
echipamentelor si indepartarea acestora de pe santier.
5.7 Tehnologia de executie prin impingere cu scut
Metoda de impingere cu scut (pipe jacking) se realizeaza prin presarea in
subsol de la un put de inceput pana la un put tinta, cu ajutorul unei statii de impingere
sau a unei statii de impingere principale ajutata de statii intermediare. Realizarea
metodei de impingere in linie dreapta sau curba este posibila prin intermediul unei
masini-scut pozitionata la capatul primei tevi. Operarea si directionarea masinii-scut
este realizata direct din subteran de catre un operator sau, in cazuri speciale cum ar fi
tunelele inguste, este controlata de la distanta cu ajutorul unei telecomenzi pentru
directionare, din putul de incepere sau de la suprafata. Pamantul sau straturile de roca
pot fi excavate la punctul de lucru folosind urmatoarele metode:
Excavare manuala partiala;
Excavare mecanica sau hidraulica partiala;
Excavare completa;
Prin deschiderile din capul de presiune.
Tevile de impingere au functie dubla: aceea de a sustine cavitatea excavata, si
in cazul unei singure sape, functia de conducta.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
152
In cazul sapei duble, conducta de impingere are de obicei functia de tubare
temporara, si tubul ulterior inserat in interior, are functia de conducta finala.
Facand referire la diametrul exterior, se utilizeaza tevi pentru impingere
prefabricate de diametru ≥ DN/ID 1200 sau tevi pentru impingere produse intr-o
fabrica la locul de excavare.
In prezent, aproape fara exceptie, pentru toate metodele de instalare fara
sapatura deschisa, se utilizeaza tevi pentru impingere cu sectiune circulara.
Limita superioara a diametrului tevii utilizate este determinata de aspectele
economice ale fabricarii tevilor, de tehnologia de impingere, de regulamentele cu
privire la limitele de transport ale tevilor, precum si de greutatea tevilor.
Dimensiunile admise si greutatea totala a vehiculelor, precum si combinatiile
de vehicule in conformitate cu StVZO German (Ordonanta de Certificare a Traficului
Rutier) sunt redate in tabelul urmator [39]. Pentru dimensiuni mai mari sau greutati
totale mai mari, se apeleaza la transportatorii speciali care poseda permis special.
Limitele de transport pentru tevi, in Germania, sunt de aproximativ 5,4 m diametru
exterior si o masa de 50 t. Un exemplu de transport de tevi mari pentru impingere este
prezentat in figura urmatoare. Tevile cu o lungime de la 3.00 m la 4.20 m, cu un
diametru exterior de pana la 4.60 m si o masa de pana la 54 t, au fost transportate pe
timp de noapte intre 10 p.m. si 6 a.m. de la producator la santier.
Aceste masuratori sunt foarte costisitoare si nu pot fi intotdeauna realizate din
cauza conditiilor externe de limitare (de exemplu: capacitatea podurilor care urmeaza
sa fie trecute, dimensiunile clare existente ale profilului de-a lungul traseului de
transport). O solutie ar fi fabricarea tuburilor pentru impingere cu scut cu mari
dimensiuni direct pe santier.
Figura 5.8. Transportul conductelor pentru impingere (DN/ID 3200 si DN/ID 4100, lungime de 3.00 m, greutate 35 t) pe un autovehicul special [17], [39].
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
153
Tabel 5.3. Dimensiunile si masele admisibile ale vehiculelor si a combinatiilor de vehicule [17], [41].
Transporturi rutiere fara permis special in conformitate cu
StVZO
Transporturi grele si speciale
Cu permis anual (Cu identificarea vehiculului)
Cu permisiune pentru un singur transport
Latime [m] 2.55 3.00 >3.00
Inaltime [m] 4.00 4.00 > 4.0
Lungime [m] 18.75 ca. 25.00 > 25.00
Greutate Totala [t] 40.00 ca. 56.00 > 56.00 21
Costurile initiale asociate cu aceasta necesita lungimi de impingere minime si
reprezinta o limitare privind economicitatea metodei. Limita de greutate a conductelor
individuale in ceea ce priveste manipularea tevilor pentru impingere, precum si
pentru macaralele disponibile in mod normal este de 100 tone. Cele mai mari tevi de
beton armat pentru impingere care au fost produse intr-o fabrica pe santier si pozate
prin aceasta metoda in Republica Federala Germania au avut o dimensiune de DN/ID
4100 si de DN/ID 5000.
Anvergura lucrarilor prin metoda de impingere cu scut este limitata mai ales
din motive economice decat din motive tehnice.
Numarul de statii intermediare necesare pentru impingere creste odata cu
cresterea distantei de impingere. Aceasta include costuri suplimentare pentru statii si
pentru prelungirea timpului necesar realizarii lucrarii.
Prin metoda de impingere cu scut, este posibil, de asemenea, forajul in linie
curba. Asa-numitele masini articulate pentru microtunele sau masinile-scut articulate
sunt folosite in cazuri speciale. In combinatie cu tevi pentru impingere special
proiectate, acestea permit o raza de curbura de > 21 m, in functie de dimensiunea
nominala a tevii.
In conformitate cu ATV-A 125E, distanta intre peretele tunelului si conducta,
pe care o vom numi in continuare supralargire, in metoda de impingere cu scut, ca si
pentru tunelele inguste, depinde de tipul de pamant si diametrul nominal al conductei
si poate fi de pana la 20 mm, mai ales in linie curba. In cazuri speciale, aceasta poate
fi chiar de 30 - 50 mm (de exemplu, in roca sau lut).
O valoare ghid pentru aceasta distanta este recomandata la 1.005 x DN/ID. In
pamanturi necoezive, nisip si pietris, supralargirea poate fi redusa la 1.003 x DN/ID,
iar in pamanturi puternic coezive si pentru argilele cu o tendinta de umflare, poate fi
marita la 1.01 x DN/ID.
Din motive geometrice, pentru metoda de impingere cu scut in linie curba,
supralargirea, cu referire la raza de curbura, ar trebui sa fie:
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
154
1000
1
2
1
16
2
1
a
teava do
lR (5.1.)
Unde:
a
teava
dR
lo
2
1100016
2
(5.2.)
Unde:
lteava - lungimea tevii [mm]
da - diametrul exterior al tevilor pentru impingere [m]
o - supralargire [mm]
R - raza de curbura [m]
Aceasta ecuatie se bazeaza pe o proiectie bidimensionala ideala a conditiilor
geometrice a unui proces de impingere cu scut [39]. Nu a fost luata in considerare
toleranta sectiunii transversale excavate, deformarile sale si mai ales abaterea sirului
de conducte de la pozitia ideala, centrala, ca urmare a flotabilitatii sau din cauza
propriei greutati a conductelor.
Cele mai importante parti functionale in metoda de impingere cu scut sunt
prezentate in figura urmatoare:
Masina-scut;
Conducte pentru impingere;
Statia pentru impingere sau statia principala de impingere care cuprinde
cadrul pentru impingere, cilindrul, inelul de impingere si peretele de
sustinere;
Statiile de impingere intermediare pentru distante de impingere > 100 m;
Sistem de transmitere cu instalatii de transmitere atasate;
Macara mobila pentru asamblarea si demontarea masinii-scut precum si
pentru instalarea conductelor pentru impingere;
Sistem hidraulic de putere;
Sistemul de lubrifiere a sirului de tevi;
Instalatii de ventilatie (daca este cazul);
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
155
Puţ de lansare
Cabina de dirijare
Staţie principală de impingere
Staţie intermediară de impingere
Tronson de conductă
Mașina-scut
Staţie principală de
impingere
Instalaţie de separare
Ramă de ghidare
Succesul tehnic si economic al metodei depinde in mare masura de interactiunea
dintre partile functionale ale acestui ansamblu. De aceea, acestea trebuie sa fie
adaptate reciproc la dimensiunile, fortele si viteze lor.
Figura 5.9. Metoda de impingere cu scut – schita de principiu [41].
5.7.1 Injectare in regiunea capului de foraj
Atunci cand se aplica procedura de impingere cu scut folosind conducte
inaccesibile omului < DN/ID 800, sirul de conducte nu este de obicei lubrifiat intr-un
mod directionat; pe de o parte, lungimile pentru impingere cu scut de obicei sunt
relativ limitate si, pe de alta parte, sectiunea transversala a conductei nu poate fi
accesata pentru a scoate duzele si furtunurile de injectie dupa terminarea procesului de
impingere.
In cazul in care este necesara lubrifierea, injectarea de lubrifiant in regiunea
capului de foraj este posibila pentru punctele de lucru care nu sunt sustinute de un
fluid. In acest caz, lubrifiantul trebuie sa fie adus printr-un furtun de injectare separat
la capul de foraj si cel de directie al masinii de forare sau la scutul din fata, si trebuie
sa fie injectat in bresa inelara prin duzele de injectare cu vane anti-retur.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
156
Atunci cand sunt sapate microtunele prin indepartarea hidraulica a rocilor si cu
masini-scut intr-un punct de lucru sustinut de un fluid pe baza de suspensie de
bentonita ca suport si lichid de transport, se presupune ca injectarea bresei inelare cu o
suspensie de bentonita conduce automat la presurizarea fetei de lucru. Pentru a putea
realiza acest efect, capul de foraj trebuie sa creeze sectiunea de deasupra conductei
suficient de larga si trebuie sa existe o legatura pe toate laturile intre excavare/
camera concasare si bresa inelara.
Pentru o egala distributie a lubrifiantului si un mediu suport imprejurul
circumferintei conductei, unele masini pentru saparea tunelelor inguste / masini-scut
au un inel de distributie amenajat la periferia lamei de taiere a scutului cu placi de
ghidare corespunzatoare. Doua grinzi individuale conduse si rotite de pre-taietori
(“Cap de foraj dublu”) contribuie la o mai buna omogenizare a rocilor cu suspensie de
bentonita si o lubrifiere controlata a bresei inelare.
Prin aceasta metoda este posibil sa fie umpluta bresa inelara, pana la o distanta
de foraj de aproximativ 200 m, cu noroi bentonitic cu o fluiditate ridicata realizata la
punctul de lucru, si sa asigure o presiune de sprijin cu 0.2 bar mai mare decat
presiunea apelor subterane, realizand o supralargire de aproximativ 35 - 50 mm, fara a
utiliza o statie de impingere intermediara. Dupa aceasta, bresa inelara se reduce din
cauza presiunii de sprijin in scadere pana cand, spre sfarsit, dupa 300 m, dispare
aproape integral efectul de sprijin sau de lubrifiere.
Figura 5.10. Lubrifierea coloanei de tubaj in METODA ULTIMATE; a) Injectie de lubrifiant si mediu support in capul de sapare in sensul unei distributii inelare; b) Cap dublu de sapare.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
157
Presiunea exercitata de apa si pamant
Zonă de penetrare
Bresa inelara Presiunea exercitată de apă si
pămant
Presiunea exercitată de apă si pămant
Presiunea exercitată de apă si pămant
Presiunea exercitată de apă si pămant
Conducta
Conducta
Zonă de penetrare
Presiunea exercitată de apă si pămant
Presiune de suport=presiunea apei freatice
Presine de suport≥presiunea apei freatice+0.2 bar
După 300 m
După 200 m
Conducta
Conducta
Conducta
Bresa inelară
Bresa inelara
Impingere pe distante de pană la 200 m
0 m
Presiune de suport<presiunea apei freatice
Conducta Bresa inelara Zona de penetrare
Bresa inelara
Figura 5.11. Efectul lubrifierii la o supralargire de 120 mm
Figura 5.12. Reducerea dimensiunii bresei inelare ca urmare a lubrifierii coloanei de tubaj [41].
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
158
Incercarea de a continua procedura pe inca un tronson, prin marirea bresei
inelare la mai mult de 120 mm, conduce la ridicarea sirului de conducte, datorita
erorilor sistemului de masurare cauzate de faptul ca traseul initial nu mai este urmat si
astfel se produc tasari semnificative.
In ciuda aplicarii cu succes a metodei prezentate anterior, trebuie luat in
considerare faptul ca nu este posibil ca in toate cazurile sa se asigure o presurizare
omogena pe toata suprafata conductei doar cu lubrifiant. Chiar atunci cand capatul
conductei este prevazut cu o garnitura etansa si se injecteaza bentonita prin duzele
integrate, aceasta metoda va avea un efect limitat pe directie longitudinala.
5.7.2 Injectie prin duze de injectare a coloanelor de tubaj inaccesibile omului prin metoda de impingere in doua faze
In metoda de impingere in doua faze, pentru conducte inaccesibile omului se
pot utiliza in prima faza conducte de lubrifiere acestea fiind conducte individuale
intermediare si segmente de scut, in care se instaleaza duze de injectie, obtinandu-se
astfel o lubrifiere omogena de-a lungul circumferintei conductei pe toata distanta de
foraj.
Aceasta metoda este posibila deoarece conductele de lubrifiere sunt recuperate
in a doua faza si astfel sunt recuperate si duzele.
5.7.3 Injectie manuala prin duzele de injectare in coloane de tubaj accesibile omului
Aceasta metoda de injectie manuala a conductelor accesibile omului poate fi
numita si lubrifiere manuala. Prin aceasta metoda lubrifiantul este injectat manual in
bresa inelara prin duzele de injectare distribuite in mod egal in jurul circumferintei
conductei, precum si in lungul conductelor prin activarea manuala a valvelor.
Datorita faptului ca la aplicarea metodei nu se tine cont de nicio limitare de timp,
volum sau presiune, efectul de lubrifiere si sustinere este de obicei resimtit doar in
zona din imediata apropiere a duzelor de injectie. Din cauza presiunii de injectie
necontrolata, bresa inelara poate fi marita in urma deplasarii pamantului.
In momentul de fata aceasta metoda este folosita doar pentru distante foarte
scurte, in special cu masini-scut cu excavare partiala la suprafata.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
159
Interfaţa de lucru
Bresă inelară
Zona de penetrare
Conducta
Duze de injecţie
Bresă inelară Zona de penetrare
Conducta
Duze de injecţie Vană manuală Mașina-scut Vană manuală
Figura 5.13. Lubrifierea manuala a coloanei de tubaj pe toata circumferinta conductei [41].
5.7.4 Injectie automata prin duzele de injectare intr-o coloana de tubaj
5.7.4.1 Noroiul bentonitic
Pe distante lungi si traiectorii curbe, injectia automata cu noroi bentonitic
pentru asigurarea unei lubrifieri sigure si continue a sirului de conducte (≥DN/ID 800)
reprezinta apogeul tehnologiei.
Sistemele de lubrifiere automata sunt economice deoarece nu necesita personal
pentru operare.
In acest caz, lubrifierea este executata tinand cont de timp, volum si presiune
prin metode specifice de control a statiilor de lubrifiere individuale si a duzelor de
injectare. Conditiile de injectie sunt stabilite de operatorul masinii prin intermediul
unui PC, de la biroul de dirijare, tinand cont de diametrul conductei, de distanta de
conectare, precum si de conditiile hidrologice si hidro-geologice, acestea putand fi
schimbate in orice moment. In practica, valorile uzuale sunt: maxim 5 bari presiune
de injectare sau o durata de injectare de 20 secunde pentru fiecare duza de injectie. In
plus, folosind un software specializat, este posibila stabilirea mai multor tipuri de
lubrifiant putand astfel sa se excluda regiuni de neetanseitate ale statiilor intermediare
afectate, sau sa se actioneze optim in cazul in care pamantul pune probleme, pe
distante mari de conectare.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
160
Masina-scut
Noroi
bentonitic
Statie de lubrifiant
Aer comprimat Vane
Furtune de distributie pentru
duze
Cablu de
ghidare
Birou de comandă Duze de
injectie Statie de
lubrifiant700x24
0x200 mm
Furtunuri cu valve pentru
duze
Generator
Distantele dintre statiile de lubrifiant – pentru conducte cu duze de injectie –
sunt determinate empiric avand valori intre 9 si 15 m pentru foraj pe distante mari si
in cazul in care se foloseste noroiul bentonitic ca lubrifiant si mediu suport. In cazul
pamanturilor cu o permeabilitate mai ridicata sau mai scazuta, aceste distante trebuie
sa fie mai mici. Prima statie de lubrifiant trebuie asezata cat mai aproape cu putinta
dupa primului segmentul al masinii-scut.
Duzele de injectie trebuie sa fie repartizate in mod egal pe toata circumferinta
conductei. Numarul si asezarea duzelor depind de abilitatea pamantului de a permite
imprastierea suspensiei. De obicei fiecare statie de injectare are trei duze de injectie
amplasate pe circumferinta conductei.
a. b.
c.
Figura 5.14. Sistemul de lubrifiere automata HERRENKNECHT [41].
a) Alcatuire; b) Mod de functionare; c) Detaliul unei statii de lubrifiere cu 3 duze de injectie si o conducta.
Furtunuri
de distributie pentru
duzele de injectie D
uze de
injectie Generator Sta
tie de lubrifiant
700x240x 200
mm
Cablu
de directie Aer
comprimat
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
161
In practica, utilizand sisteme de lubrifiere automate cu noroi bentonitic, s-au
obtinut frecari superficiale ≤1 kN/m2. Un exemplu in acest sens este proiectul
„Europipe” cu o frecare superficiala <1.0 kN/m2 si proiectul „Kieler Forde" cu o
frecare superficiala medie ≤0.2 kN/m2.
Conditiile hidro-geologice sunt foarte importante pentru dezvoltarea frecarii
superficiale, de exemplu atunci cand procesul se desfasoara in conditii precum:
- apele subterane (pamantul este saturat);
- in zone cu pamant partial saturat;
- in zone de pamant usor umed sau uscat.
Experimentele de laborator efectuate in acest sens au aratat faptul ca in
momentul trecerii de la un strat de pamant uscat la un strat partial umed, se produce o
deshidratare (filtrarea) a bentonitei ceea ce conduce la cresterea frecarii superficiale
cu mai mult de 4 ori fata de valoarea sa initiala.
5.7.4.2 Solutii pe baza de polimeri
Etansarea si stabilizarea peretilor forajului realizate prin lubrifierea si sustinerea
cu noroiul bentonitic depinde de tipul de pamant (granulometrie, permeabilitatea),
stabilitatea forajului si durata de executie, printre altele. Toate aceste coditionari
limiteaza foarte mult metoda.
Scopul cercetarilor T.B.K.-Schmiersystem (Sistemul automat de vidare a
presiunii de tip omnidirectional) a fost acela de a gasi o metoda care sa depaseasca
aceste limite, pentru a putea aplica fara probleme procedeul de impingere pe distante
mai mari, fara a utiliza statii de conectare intermediare, independent de tipul de
pamant.
Figura 5.15. Sistemul de lubrifiere T.B.K. [41].
Masina
-scut
Aer
comprimat
V
alve
Statie
de lubrifiant Noroi
bentonitic
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
162
Aceasta metoda se aseamana unui sistem automat de lubrifiere care asigura
fluidizarea frontului de lucru. Lubrifierea si mediul suport se realizeaza pe baza
silicatului de sodiu (Na2Si03 x H20). Aceasta este o solutie apoasa anorganica de
silicati alcalini care se comporta ca un polimer, fara a avea functie de protectie a
coloizilor. Aceasta functie precum si imbunatatirea proprietatii de filtrare prin
mijloace suplimentare de blocare a turtei de filtrare, sunt obtinute prin adaugarea
derivatilor de celuloza solubili in apa (Na+-CNC) si poliacrilat de sodiu.
Utilizarea simultana a poliacrilatului de sodiu si Na+-CNC conduc la
suprapuneri de efecte, de exemplu, cantitatea de substante rezultate in urma filtrarii
este mai mica, decat cea rezultata in urma folosirii individuale a unuia din cei doi
compusi, probabil datorita diferentelor de dimensiuni ale moleculelor.
Solutia cu vascozitate mare (pH = 7.5) este amestecata in situu cu 1 kg aditiv
(asa-numitul "agent T. B.") si cu 300 de litri de apa.
Schema generala a structurii si a modului de asamblare a Sistemului T.B.K. pe
o distanta de pana la 1000 m folosind SS (Super Slurry) MOLE este prezentata in
figura urmatoare.
Prima statie de lubrifant, alcatuita dintr-o conducta cu sase pana la opt duze de
injectie amplasate echidistant pe circumferinta acesteia, este instalata cu 200 m in
spatele masinii pentru saparea microtunelelor sau a masinii-scut deoarece, cum a fost
deja mentionat, lubrifiantul injectat la capul de foraj ofera o lubrifiere si un suport
suficient intr-o sectiune de 50 mm pentru aceasta distanta. Toate statiile de lubrifant
care urmeaza sunt amplasate din 50 m in 50 m.
Dupa finalizarea lucrarilor de impingere si dezasamblarea instalatiilor de
injectie, orificiile de injectie sunt inchise cu suruburi si acoperite cu mortar de
ciment.
In conformitate cu informatiile producatorului, aceste medii suport si lubrifiere
conduc la frecari superficiale, pentru diferite tipuri de pamant. Cu o frecare
superficiala medie de 1.5 kN/m2 este posibila aplicarea metodei de impingere cu
conducte din beton armat de tipul 700 K E in functie de diametrul nominal al
conductei, fara a se utiliza statii intermediare.
Dupa finalizarea lucrarilor de impingere, bresa inelara este de obicei injectata
cu o suspensie bazata pe un liant hidraulic ("Dämmer") prin sistemul de lubrifiere
disponibil.
Valva
automata de contol
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
163
Figura 5.16. Sistemul de lubrifiere T.B.K. [41].
a) Sectiune transversala prin statia de lubrifiant; b) Statie de lubrifiant din beton armat cu 6 orificii de injectie (diametrul DN/ID 1650, conducta de lungime 1,20); c) Sectiune longitudinala prin statia
de lubrifiant; d) Mediu de injectie; e) Duza de injectie cu valva antiretur.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
164
In conformitate cu informatiile producatorului, aceste medii suport si lubrifiere
conduc la frecari superficiale, pentru diferite tipuri de pamant. Cu o frecare
superficiala medie de 1.5 kN/m2 este posibila aplicarea metodei de impingere cu
conducte din beton armat de tipul 700 K E in functie de diametrul nominal al
conductei, fara a se utiliza statii intermediare.
Dupa finalizarea lucrarilor de impingere, bresa inelara este de obicei injectata
cu o suspensie bazata pe un liant hidraulic ("Dämmer") prin sistemul de lubrifiere
disponibil.
Tabel 5.4. Frecarea superficiala pentru diferite tipuri de pamant atunci cand se utilizeaza polimerii ca mediu de suport si lubrifiere.
Tipul de pamant Frictiunea suprafetei [kN/m2]
Pamant normal (de exemplu argila, aluviuni)
1.2
Cu un procent de pietris de 26 % - 40 % 1.5 41 % - 70 % 1.7
21 % - 100 % 2.0
Pamant uscat 2.5
5.7.5 Impingere cu scut in linie curba
Timp de decenii principalele domenii de aplicare a metodei de impingere cu
scut au fost limitate la traiectorii in linie dreapta sau curbe cu raze mari.
Pentru a preveni deteriorarea conductelor conectate din cauza fortelor de
impingere, au fost intotdeauna adoptate raze de curbura care, din cauza deviatiei
unghiulare a conductelor la coturi, nu mai permit jocuri in punctele de racordare. Din
acest motiv, atunci cand sectiunile transversale sunt accesibile omului, raza de
curbura trebuie sa fie intotdeauna ≥200 m pentru a reduce cat mai mult riscul de
deteriorare a conductelor.
In afara de aceste instructiuni, mai sunt de asemenea si recomandari cu privire
la alegerea razei de curbura minime, cu referire la dimensiunea nominala si la
lungimea conductelor folosite, la dimensiunile si proprietatile inelelor prin care se
transfera presiunea, sau chiar la caracteristicile structurale ale conductelor. Astfel de
recomandari pentru conductele din beton armat cu DN/ID 1000 - 5000 si lungimi
cuprinse intre 2000 si 5000 mm sunt prezentate in figura urmatoare.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
165
Figura 5.17. Raze de curbura recomandate functie de diametrul si lungimea conductelor din beton armat [41].
Tabel 5.5. Distante recomandate functie de diametrul nominal si frecarea superficiala medie de 1.5 kN/m2 utilizand SS MOLE [41].
Diametrul nominal DN/ID Forta de impingere maxima
permisibila pentru conducte din beton armat de tipul 700 K E [kN]
Distanta de conectare [m]
700 3159 900
800 3031 800
900 3944 900
1000 4974 1100
1100 5778 1100
1200 7014 1300
1350 8240 1300
1500 10487 1500
1650 12478 1700
1800 14646 1700
2000 18011 1700
2200 21729 1700
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
166
In cazuri exceptionale, in Germania, s-au realizat raze de curbura de pana la 95
m cu ajutorul conductelor din beton armat lungi de 1 m DN/ID 2000 (lungimea curbei
de 80 m, distanta de conectare de 170 m).
Pentru a executa curbe cu o raza foarte mica sau curbe in forma de „S”,
cercetarea a fost concentrata in ultimii ani in urmatoarele domenii:
- tehnologia utilajelor;
- tehnologia jonctiunii conductelor;
- lubrifierea coloanei de tubaj;
- tehnologii de masurare si ghidare.
Cercetarile din domeniul tehnologiei utilajelor s-au concentrat pe
imbunatatirea executiei curburilor cu masinile pentru saparea tunelurilor inguste sau
cu masinile-scut, prin instalarea racordurilor articulate aditionale. Aceste masini
special articulate sunt alcatuite dintr-un cap de foraj si ghidare, sau dintr-un segment
principal, urmate de mai multe segmente de scut articulate si folosite pentru instalarea
umatorului set cu cilindrii de ghidare, precum si pentru conturarea si uniformizarea
tunelului in care urmeaza sa fie amplasata coloana de tubaj.
Sistemele pentru evacare a pamantului trebuie de asemenea adaptate la traseul
in curba. Sistemele de transport tip spirala nu pot fi folosite in cazul saparii tunelelor
inguste. Atunci cand sunt folosite alte sisteme precum cele pneumatice sau cele pe
banda, trebuie sa fie luate in considerare eventualele pierderi si cerintele speciale care
apar in cazul traseelor curbe.
Exemple de masini pentru saparea tunelurilor inguste sau masini-scut special
articulate care sunt folosite in urmatoarele metode:
RASA DT-K cu indepartarea hidraulica a pamantului pentru DN/ID 700
pana la DN/ID 2000 si raza de curbura ≥ 30 m;
DEINO TYPE cu indepartarea pneumatica a pamantului pentru DN/ID 700
pana la DN/ID 1500 si raza de curbura > 30 m;
UNCLEMOLE TCT Scut Dublu Articulat cu indepartarea hidraulica a
pamantului pentru DN/ID 1500 pana la DN/ID 2400 si raza de curbura ≥ 50
m;
METODA ULTIMATE cu mediu de suport lichid sau prin echilibrarea
presiunii in pamant pentru DN/ID 800 pana la DN/ID 3000 si raza de
curbura ≥ 8 m;
SS MOLE cu mediu de suport lichd pentru DN/ID 700 pana la DN/ID 2200
si raza de curbura ≥ 21 m.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
167
Figura 5.18. Curbe „S” din conducte cu diametrul DN/ID 800, cu raza de 85 m (a) si 50 m (b) [41].
In cele ce urmeaza sunt prezentate metode SS MOLE (Super Slurry Mole) si
METODA ULTIMATE.
A. METODA SUPER SLURRY MOLE
SS MOLE este o masina-scut cu mediu suport lichid la interfata de lucru si un
sistem de transport pneumatic. Este alcatuita dintr-un cap de foraj si ghidare, sau
dintr-un segment principal cu scut si, in functie de diametrul nominal al conductei,
doua sau trei segmente de scut articulate.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
168
In conformitate cu informatiile producatorului, metoda SS MOLE este utilizata
pentru gama de conducte cu diametre nominale de la DN/ID 700 pana la DN/ID 2200
in pamanturi cu valori nominale N ≤ 100 si cu pietris intr-un procent mai mic de
90%.
Aceasta metoda nu poate fi aplicata in pamanturi cu o rezistenta la
compresiune uniaxiala > 5 N/mm2. In cazul unor pamanturi uscate este posibila doar
cu ajutorul unui sistem suplimentar de lubrifiere (sistemul T.B.K.).
Figura 5.19. Metoda SS MOLE- Sectiune longitudinala [41].
Figura 5.20. Conducte tip Standard E cu articulatii de tip W (fanta s2≤35 mm) [41].
Conducta tip Standard E
Inele de transmitere a presiunii
Perna de
amortizare
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
169
Distanta maxima pe care se poate aplica impingerea cu scut este de 500 m, dar
aceasta depinde in mod special de tipul de pamant, precum si de numarul si pozitia
coturilor. Raza de curbura se coreleaza cu diametrul si lungimea nominala a
conductelor precum si cu modul de racordare a acestora. In figura urmatoare este
prezentata o schema generala a modului de amenajare a spatiului in doua situatii:
santierul se afla pe strada, respectiv pe un teren liber.
Figura 5.21. Metoda SS MOLE- Organizare santier [41].
B. METODA ULTIMATE
METODA ULTIMATE utilizeaza mediul lichid de suport sau echilibrarea
presiunii in pamant la interfata de lucru pentru diametre nominale cuprinse in
domeniul DN/SD 800 - 3000. Aceasta metoda poate fi aplicata cu succes in
pamanturi cu o granulometrie diferita.
Aceasta metoda este asemanatoare metodei SS MOLE, dar permite impingerea
cu o raza minima mai mica datorita unei masini de articulare suplimentara cu cilindrii
de ghidare, un design special al capului de si de asemenea datorita unei piese de
racordare speciala.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
170
Tabel 5.6. METODA ULTIMATE – Raze de curbura posibile [m] functie de diametrul nominal al conductelor, lungime si imbinari [41].
DN/ID Conducte cu lungimea de
2.43 m
Conducte cu lungimea de
1.20 m
Conducte cu lungimea
de 0.80 m
Conducte cu lungimea de 1.20
m si piese de imbinare
Conducte cu lungimea de
0.80 m si piese de imbinare
800 47 24 16 12 8
900 53 27 18 13 9
100 59 30 20 15 10
1100 64 32 22 16 11
1200 70 35 24 18 12
1350 78 39 26 20 13
1500 87 44 29 22 15
1650 95 48 32 24 16
1800 103 52 35 26 18
2000 115 58 39 29 20
2200 126 63 42 32 21
2400 137 69 46 35 23
2600 148 74 50 37 25
2800 160 80 54 40 27
3000 171 86 57 43 29
Figura 5.22. METODA ULTIMATE - Pozitia forezei si a cilindrilor de ghidaj [41].
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
171
Figura 5.23. METODA ULTIMATE - Conducte imbinate cu articulatie [41].
a) Sectiune; b) Vedere.
5.7.6 Conducte si imbinari pentru impingerea cu scut
In cele ce urmeaza, prin conducte pentru impingere cu scut se va intelege
conducte prefabricate cu urmatoarele caracteristici: libere, tubulatura cu blocare a
tensiunii sau conducte cu blocare, conducte cu imbinari flexibile sau rigide in
interiorul peretelui; conductele au contur extern neted (exceptie: fonta ductila cu soclu
turnat pentru supapa de aer (gaz) pentru foraj directional); Conductele sunt presate,
impinse, batute sau trase in pamant sau cavitate.
Din punct de vedere al functionalitatii lor, se disting urmatoarele conducte de
productie:
sisteme de drenaj si canalizare conform EN 752;
sisteme de canalizare sub presiune conform EN 1671;
sisteme de canalizare cu vacuum conform EN 1091;
sisteme de furnizare a apei conform EN 805;
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
172
sisteme de furnizare a gazului conform EN 12007 (pana la 16 bar) si EN
1594 (peste 16 bar);
sisteme de termoficare;
tubulatura de foraj;
conducte gazda;
canal pentru utilitati;
galerii pentru utilitati.
In instalarile fara sapatura, tubulatura de foraj, conductele gazda, canalele
pentru utilitati si galeriile au rolul de a proteja, de a transporta si de a fi suport pentru
conducte de productie propriu-zise.
In functie de materialul conductei, se face deosebire intre conductele de
impingere din material metalic, organic, nemetalic si anorganic, si cele din materiale
compozite. Acestea din urma sunt la randul lor impartite in materiale de constructii
compozite, materiale armate si materiale precomprimate. In plus, exista modele
speciale, de exemplu, in forma de conducte din beton sau beton armat cu protectie
integrata la coroziune.
Pentu alegerea conductelor folosite la impingerea cu scut, pentru instalarile fara
transee deschisa, este important de obicei tipul de conducta si incarcarea acesteia,
metoda de instalare aleasa si aspectele economice.
5.7.6.1 Cerinte pentru conductele utilizate in metoda prin impingere cu scut
Inca nu exista un standard national sau European referitor la cerintele generale
ale metodei de impingere cu scut indiferent de tipul conductelor. O prima incercare
pentru aceasta este standardul EN 12889 care intr-o forma foarte restransa, pentru
drenaj si canalizari formuleaza astfel:
"Instalarea nu trebuie sa inceapa inainte ca urmatoarele criterii sa fie aprobate
intre executant si beneficiar. Acestea pot fi obtinute din standardele corespunzatoare
pentru produse sau de la producatorul conductelor:
diametrul interior al conductei;
diametrul exterior al conductei;
lungimea conductei;
tolerante ale dimensiunilor;
forta de incarcare sau de tragere, de siguranta;
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
173
Materiale
Materiale multi-componente
Materiale nemetalice anorganice
Materiale metalice
Materiale organice
Materiale compozite Materiale armate
Beton Beton armat
Beton armat precomprimat
Poliesteri armati cu fibra de sticla
Bazalt Otel
Fonta ductila Polipropilena
Polietilena
PVC
Materiale multi-componente
tipul si performanta imbinarilor;
flexibilitatea longitudinala (raza de curbura acceptabila sau deviatia
unghiulara).
Figura 5.24. Materiale pentru conductele utilizate in metoda de impingere cu scut [41].
Tabel 5.7. Alegerea materialelor conductelor [41].
Conducte de impingere
Conducte de transport
Termoficare Tubaj
de foraj
Conducta gazda
Canal de
utilitati
Tunel utilitati
Canalizare (sistem de canalizare
gravitational)
Canalizare (sistem de canalizare
cu presiune)
Apa Gaz
Beton, beton armat
X X X X X X
Azbo-ciment X X X X
Argila vitrifiata X X X
Bazalt X X X X
Otel X X X X X X X X
Fonta ductila X X X X X X
GRP (UP) X X X X X X
PRC X X X X
PE, PE-X X X X X X X X X
PP X X X X
PVC-U X X X X X X X
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
174
Tabel 5.8. Metode pentru instalarea conductelor in functie de material.
Material Tragere Impingere Presare Batere
Beton, beton armat X X
Azbo-ciment X X
Argila vitrifiata X X
Bazalt X X
Otel X X X X
Fonta ductila X X X
GRP (UP) X X
PRC X X
PE, PE-X X
PP X X X
PVC-U X X X
O descriere mai explicita este continuta in EN 14457 (Specificatii generale
pentru componente proiectate special pentru utilizarea in constructia fara sapatura a
drenurilor si a canalizarilor). Structura acestora si continutul corespund in general
celor din EN 476.
In conformitate cu acest concept, care vizeaza conductele pentru drenuri si
canalizare cu sectiuni circulare dar si cu alte sectiuni in sistemele de canalizare
gravitationale cu presiune de 40 kPA, urmatoarele functii trebuie indeplinite si
urmatoarele specificatii dimensionale trebuie respectate:
Dimensiunile conductelor si a imbinarilor: standardele de productie
trebuie sa furnizeze informatii despre dimensiunile nominale, diametre si
tolerante, liniaritate, finisajul muchiilor, lungimea conductelor, continuitatea
radierului sau a diametrelor exterioare ale masinii de impins;
Rugozitatea peretelui conductei: peretii interiori ai conductei trebuie sa fie
fara defecte vizibile care sa scada drastic performanta hidraulica a acestora;
Aspect: conductele si imbinarile trebuie sa fie fara defecte care sa
influenteze instalarea si exploatarea;
Rezistenta la coroziune: conductele, imbinarile si puturile trebuie sa fie
rezistente la efectele corozive ale diverselor substante din canalizare, la
efectele pamantului si ale apelor subterane, tinand seama de asemenea, de
modul de instalare;
Rezistenta la abraziune: conductele trebuie sa aiba rezistenta impotriva
efectelor abrazive ale particulelor dure din apele uzate;
Rezistenta la jeturi: conductele trebuie sa reziste la eforturile aparute ca
efect al jeturilor;
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
175
Modificare: producatorii trebuie sa furnizeze informatii despre manipularea
pe santier;
Protectia si sprijinirea: daca sunt necesare captusirea, sprijinirea sau alte
masuri de protectie, trebuie sa se solicite indicatiile corespunzatoare in fisele
produselor si de asemenea recomandari pentru instalare. Este posibil sa fie
necesara specificarea protectiilor suplimentare ale imbinarilor;
Comportament pe termen lung: comportamentul pe termen lung al
componentelor trebuie specificat in fisele produselor, cat mai detaliat
posibil;
Durabilitate: fisele de produs trebuie sa dea detalii despre durabilitate;
Capacitatea de a suporta incarcarea: pentru conductele de impingere, este
bine sa se furnizaze, referitor la comportamentul mecanic caracteristic al
acestora, valorile calculate si caracteristice pe directie longitudinala si
radiala a conductelor, dar trebuie mentionate cel putin modulul de
elasticitate, densitatea, rezistenta la intindere, limita de curgere, rezistenta la
compresie, la arcuire, rezistenta la compresie longitudinala si amplitudinea
de vibratie;
Temperatura: conductele si imbinarile trebuie sa corespunda pentru
transportul continuu al apei la temperatura de 45°C pentru diametre
nominale mai mici sau egale cu DN 200, sau 35°C pentru diametre
nominale mai mari de DN 200;
Stabilitate dimensionala: fisele produselor trebuie sa cuprinda informatii
despre comportamentul la deformare pe directie longitudinala si radiala.
Informatiile de mai sus trebuie de asemenea, aplicate ca principiu si celorlalte
tipuri de conducte (de distributie). In plus, pentru aceste conducte trebuie luate in
considerare specificatii deosebite pentru tipul de exploatare.
Descrierile specifice impingerii, din EN 14457 (Specificatii generale pentru
componente special proiectate pentru utilizarea in constructii fara sapatura a
drenurilor si canalizarilor) se bazeaza in principal pe informatiile din ATV-A 125E
sau pe DVGW-GW 304 care sunt aplicabile pentru gaz si apa, si de asemenea pentru
drenuri si canalizari.
Dimensiunile nominale (diametrele interioare) DN/ID, ale conductelor pentru
impingere cu scut din gama disponibila comercial pentru aplicatii in sisteme de
alimentare cu apa sunt date in EN 805 si prezentate in tabelele urmatoare [39].
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
176
Tabel 5.9. Tolerante permise pentru diametrele interioare ale conductelor pentru canalizare.
Dimensiune nominala Toleranta sau diametru
interior mediu [mm] Tolerante ale diametrului
intern individual [mm]
150 ≤ DN/ID ≤ 250 ± 5 ± 10
250 < DN/ID ≤ 600 ± 0.02 DN ± 0.04 DN
DN/ID > 600 ± 15 ± 30
Tabel 5.10. Tolerante permise pentru diametrele interioare ale conductelor pentru alimentare cu apa.
Dimensiune nominala Toleranta sau diametru
interior mediu [mm] Tolerante ale diametrului
intern individual [mm]
DN < 80 0.05 DN 0.1 DN
80 ≤DN ≤250 5 10
250 < DN ≤ 600 0.02 DN 0.04 DN
DN > 600 15 30
Tabel 5.11. Liniaritatea conductelor pentru impingere cu scut: deviatia permisa de la liniaritate independenta de material.
Dimensiune nominala Deviatie de la liniaritate [mm]
≤ DN/ID 1000 5
1000 < DN/ID ≤DN/ID 2000 10
> DN/ID 2000 15
Cu putine exceptii, programarea dimensiunii nominale acopera toate cerintele
referitoare la diferite sisteme de furnizare si distributie.
Tolerantele permise pentru diametrul interior al conductelor utilizate in
metpoda de impingere cu scut pentru drenuri si canalizare si pentru conducte de apa in
tabelele anterioare.
Tolerantele permise pentru diametrul exterior al conductelor de impingere cu
scut sunt dimensionate fata de limita superioara a intervalului prescris, astfel incat
regulamentele permit doar sub-dimensionarea. Pentru drenuri si canalizare, acestea
sunt +0/-0.03 DN/ID, dar nu mai mult de + 0/- 30 mm.
Deviatia suprafetei exterioare a conductei de la liniaritate pentru conductele de
gaz si apa, dar si pentru drenuri si canalizare, indiferent de lungimea conductei, nu
trebuie sa depaseasca valorile indicate in tabelul urmator. Deviatia este masurata pe
intreaga lungime a conductei.
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
177
Tabel 5.12. Deviatii permise ale rectangularitatii suprafetei fata de materialul conductei si dimensiunea nominala de baza [13].
Dimensiunea nominala DN/ID
Beton, beton armat
Azbo-ciment
Argila vitrifiata,
bazalt Otel
Fonta ductila
GRP (UP-GF)
PRC PE, PP, PVC-U
≤200 4 0.5 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
> 200 ≤ 300 4 0.5 1.0 1.6 1.0 1.0 1.0 1.0
> 300 ≤1000 6 0.5 1.0 1.6 2.0 1.0 1.0 2.0
> 1000 ≤2800 8 0.5 - 1.6 3.0 1.0 1.5
> 2800 10 - - - - - - -
Rectangularitatea sectiunilor conductelor are o importanta particulara pentru
transferul fortelor aplicate la impingere, presare sau batere, si pentru dimensionarea
inelului de transfer al presiunii.
Deviatia de rectangularitate este definita ca suma deviatiilor generale ale
sectiunii conductei fata de forma patrata si deviatia fata de patrat cu grosimea
peretelui s. Rectangularitatea sectiunii este definita pentru fiecare sectiune a conductei
ca aaa minmax . Specificatiile prezentate anterior in tabel se aplica in acelasi
sens sectiunilor patrate care au un unghi de inclinare.
Masuratorile sunt executate fata de un perete fix sau o suprafata de referinta
corespunzatoare (laser rotativ) care este la unghiul corect fata de axa conductei.
Daca nici o suprafata avand unghiul corect fata de axa conductei nu este
disponibila, ∆a poate fi de asemenea determinat prin doua masuratori fata de orice
suprafata potrivita, a conductei intoarsa la 180°. Metodele de masura corespunzatoare
utilizarii pe santier sunt descrise in EN 295-7 pentru conductele din argila vitrifiata si
in EN 1916 pentru cele din beton, beton cu armatura din otel si beton armat cu alte
materiale.
Pentru determinarea lungimii traseului pentru conducta care trebuie impinsa
(lungimea conductei plus, daca e disponibila, grosimea inelului de transfer al presiunii
in stare necomprimata), trebuie avuta in vedere metoda de instalare. Lungimile
recomandate ale conductelor pentru presare, impingere sau batere sunt 1000 mm,
2000 mm, 3000 mm si 6000 mm. Tolerantele permise pentru lungimi, fata de
dimensiunea nominala a conductei sunt date in tabelul urmator.
Tabel 5.13. Tolerantele permise pentru lungimi, fata de dimensiunea nominala a conductei [41].
Dimensiunea nominala Tolerantele lungimii conductei, pentru toate materialele [mm]
≤ DN/ID 800 ± 5
> DN/ID 800 ≤ DN/ID 1200 ± 8
> DN/ID 1200 + 25/- 10
*) specificatia poate sa difere pentru imbinarile sudate ale conductelor
Capitolul 5. Metode moderne de reabilitare a conductelor de canalizare
178
Figura 5.25. Masurarea rectangularitatii sectiunii [13].
Deviatia permisa pentru continuitatea radierului (pasul radierului) pentru
conductele pentru gaz, apa, ca si cele pentru drenuri si canalizare pentru toate
materialele este un procent din dimensiunea nominala in mm si suplimentar este
limitata superior la 30 mm.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda camasuirii interioare - Studiu de caz
179
6 Reabilitarea canalizarilor prin metoda camasuirii interioare - Studiu de caz
6.1 Criterii privind alegerea metodei de reabilitare
Cel mai important pas in adoptarea metodei de reabilitare pentru o retea de
conducte il constituie selectarea metodei de reabilitare, astfel incat aceasta sa fie cea
mai potrivita situatiei date, cea mai eficienta din punct de vedere tehnico-economic si
cea mai sigura.
Alegerea solutiei de reabilitare se poate face numai pe baza cunoasterii in
detaliu a sistemului existent. O solutie de reabilitare este unica pentru o situatie data,
nu exista o solutie general valabila in toate situatiile aparute in practica. Uneori solutia
optima din punct de vedere tehnico economic consta in aplicarea unei combinatii de
metode de reabilitare.
Metodele de reabilitare fara sapatura deschisa se pot aplica cu succes in
situatiile cu probleme structurale, probleme legate de infiltratii/exfiltratii, depasirea
capacitatii de transport, probleme legate de coroziune, s.a.m.d. Zona cu probleme
poate fi identificata prin evaluarea completa a planurilor post-executie si a altor
proiecte care au stat la baza executiei, inspectia si monitorizarea sistemului respectiv.
Proiectarea reabilitarii conductelor prin metoda fara sapatura include urmatorii
pasi:
investigarea starii conductei, recunoasterea si clasificarea problemei;
prioritizarea problemelor tinand cont de strategiile si planurile de lunga
durata;
alegerea metodei de reabilitare in conformitate cu situatia data;
proiectare la detaliu de executie a solutiilor de reabilitare adoptate, in
concordanta cu situatia reala din teren;
implementarea si monitorizarea.
Criteriile de alegere a metodei de reabilitare fara sapatura implica principalele 2
aspecte:
evaluarea conditiilor specifice ale conductelor, inclusiv gradul de deteriorare
si identificarea principalelor probleme generate;
alegerea unei metode adecvate de reabilitare fara sapatura.
Pentru alegerea metodei de reabilitare este necesara cunoasterea in detaliu a
conditiilor conductei la interior (grad de corodare, depozite, fisuri, neliniaritati in
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda camasuirii interioare - Studiu de caz
180
aliniament, sedimentari, imbinari defectuoase, etc.) si de asemenea conditiile solului
in jurul conductei.
Pentru fiecare situatie in parte trebuie evaluate elementele specifice ale
conductei respective: tipul de curgere, caracteristicile fluidului transportat, zona de
amplasare, curbe, pante, adancimi de ingropare, lungimi tronsoane, diametre, debite
vehiculate, etc. Evaluarea corecta a defectelor este fundamentala in alegerea celei mai
bune metode de reabilitare. De asemenea este important sa se estimeze o rata de
deteriorare a conducte, asfel incat sa poata fi prezisa aparitia unei avarii a conductei.
In general programul de reabilitare prin metoda fara sapatura poate fi sintetizat
in 4 etape:
planificarea initiala;
evaluarea integritatii conductei;
analiza solutiilor de reabilitare;
implementare si monitorizare.
1) In etapa de planificare initala sunt colectate toate informatiile disponibile, pe
cat este posibil, despre:
rezultatele inspectiei conductei;
caracteristicile fluidului vehiculat (pH, temperatura, compusi chimici, etc.);
conditii specifice ale conductei;
caracteristici amplasament si existenta spatiului disponibil.
2) In etapa de evaluare a integritatii conductei accentul se pune pe urmatoarele
elemente:
analiza rezultatelor inspectiei conductei;
capacitatea hidraulica a conductei;
defecte ale conductei (curgeri, coroziuni, defecte structurale,
infiltratii/exfiltratii, etc.);
conditii ale terenului si zonei in care este amplasata conducta (atat conditiile
de la suprafata terenului cat si cele din jurul conductei).
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda camasuirii interioare - Studiu de caz
181
3) Pentru alegerea solutiei de reabilitare este necesara analiza complexa a
tuturor elementelor care intervin in cadrul proiectului. Decizia finala poate fi
aleasa numai dupa o analiza financiara, politici organizationale, strategii pe
termen mediu si lung in ceea ce priveste conducta respectiva, experienta
anterioara privind metodele de reabilitare utilizate pentru conducta
respectiva sau metodele luate in calcul anterior pentru reabilitarea acesteia,
compatibilitatea metodei de reabilitare fara sapatura cu sistemul existent,
experienta si calificarea antreprenorului in astfel de lucrari, usurinta
executiei si siguranta metodei.
4) In faza de implementare si monitorizare proprietarul conductei sau
operatorul acesteia trebuie sa desemneze un manager de proiect care sa
supravegheze si sa supervizeze lucrarile de reabilitare executate de un
antreprenor calificat in astfel de lucrari. Activitatile de monitorizare post-
executie trebuie sa se desfasoare in conformitate cu ghidurile de operare si
intretinere specifice.
6.1.1 Alegerea metodei de reabilitare pe baza conditiilor existente ale conductei
Dintre factorii mentionati anterior, selectarea metodei de reabilitare adecvata
depinde de tipul si functiunile conductei ce trebuie reabilitate si de tipul defectelor ce
necesita reparatii.
Pentru conducte intr-o stare precara din punct de vedere structural, dar care au
capacitate suficienta de transport din punct de vedere hidraulic, metodele de
reabilitare pot fi variate, de la metode de reparatii locale, camasuire, dublare totala sau
partiala pana la camasuire interioara (Cured in Place Pipe – CIPP).
Pentru conducte in stare buna din punct de vedere structural dar considerate
inadecvate din punct de vedere al capacitatii hidraulice metodele de reabilitare
constau in reparatii locale si uneori tehnologii de camasuire (dublare, CIPP, etc.); in
situatii foarte rare se poate considera solutia cu sapatura deschisa pe un anumit
tronson de conducta.
Pentru conductele in stare buna, dar la care s-au identificat defecte locale in
diferite puncte se pot alege solutii pentru reabilitarea punctuala a defectiunii prin
adoptarea metodelor de reabilitare prin chituire, injectii, impermebilizari locale.
Pentru conductele care necesita solutii de stabilizare anticoroziva sau
antiabraziva se pot folosi metode de captusire si acoperire a conductelor. De
asemenea se pot reabilita prin metode specifice caminele din retea.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda camasuirii interioare - Studiu de caz
182
In general, la dimensionarea sistemelor de reabilitare a conductelor prin
tehnologie fara sapatura sunt avute in vedere 2 categorii de metode:
metode in care conductele existente nu au probleme structurale si pot
suporta in continuare incarcarile pamantului si sarcinile dinamice, dar au
probleme ca cele date de coroziune sau sunt partial deteriorate;
metode in care se prevad conducte noi sau sunt utilizate alte sisteme de
consolidare pentru preluarea incarcarilor; in acest domeniu sunt intreprinse
cercetari permanente pentru identificarea unor noi criterii de proiectare care
sa conduca la eficiente maxime in conditii de siguranta, cu precadere in
domeniul diametrelor mari.
6.1.2 Alegerea metodei de reabilitare pe baza conditiilor specifice ale amplasamentului si ale proiectului
Similar altor lucrari de constructii, reabilitarea sistemelor de conducte este o
lucrare ce depinde de conditiile specifice ale amplasamentului si proiectului, iar
alegerea metodei de reabilitare este influentata de o multitudine de factori.
Disponibilitatea spatiului de lucru, conditiile amplasamentului, caracteristicile
solului si a stratului acvifer (inclusiv variatii ale nivelului apei subterane), numarul si
starea conexiunilor la conducta, diametrul, adancimea, panta, varsta, materialul si
tipul de folosinta al conductei, sunt exemple de factori ce trebuie evaluati in alegerea
metodei de reabilitare.
Alte restrictii ar putea fi generate de reguli si legi locale, cum ar fi restrictii
privind blocarea unor zone, accesul antreprenorului la punctele de lucru, etc. Din
aceste motive inainte de initierea procedurilor de proiectare a sistemului de reabilitare
este necesar sa se realizeze un audit al legilor locale si restrictiilor impuse in zona de
lucru.
Un alt criteriu important in adoptarea metodei de reabilitare utilizata este
perioada de viata a lucrarii si performantele cerute noului sistem. Nu toate conductele
au aceeasi durata de viata, fiecare operator trebuie sa ia decizii bazate in conformitate
cu strategiile proprii de intretinere si operare.
6.1.3 Alegerea metodei de reabilitare in 6 pasi
Procesul de alegere in 6 pasi constituie un instrument util ce permite o alegere
rapida a metodei de reabilitare, optima din punct de vedere tehnico-economic. De
asemenea, aceasta metoda are avantajul ca permite alegerea unei solutii de reabilitare
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda camasuirii interioare - Studiu de caz
183
intr-o problema specifica, fara dezvoltarea excesiva a solutiilor tehnologice si fara a fi
necesare cunostinte detaliate despre toate metodele de reabilitare existente.
Succint metoda este prezentata in urmatorul tabel.
Tabel 6.1. Alegerea metodei de reabilitare in 6 pasi [48].
Pasul Obiective Procedura
1 Definirea problemei Realizarea unei evalurari complete si corecte a conditiilor conductei existente.
2 Identificarea metodelor aplicabile
2.1) Trecerea in revista a tuturor metodelor de reabilitare fara sapatura ce pot fi aplicate in situatia analizata, pe baza compatibilitatii parametrilor tehnici si selectarea metodelor ce au aplicabilitate in situatia data; 2.2) Trecerea in revista a restrictiilor specifice metodelor identificate ca aplicabile si confirmarea compatibilitatii metodelor selectate cu conditiile specifice ale proiectului; 2.3) Determinarea intervalului de costuri asociate aplicarii fiecarei metode in parte 2.4) Determinarea factorilor care influenteaza aplicarea unui proces, generati de experienta in aplicarea unei metode specifice.
3 Selectia finala Alegerea unei metodologii specifice
4 Aprofundarea metodei selectate pentru evidentierea tuturor aspectelor
Localizarea metodei selectate intr-o familie de metode si studiul in detaliu a modului de implementare si tuturor conditiilor tipice ce trebuie respectate la implementare
5 Identificarea potentialilor furnizori de tehnologie (antreprenori)
5.1) Identificarea furnizorilor capabili sa asigure tehnologia de reabilitare selectata (antreprenor ce poate implementa tehnologia selectata); 5.2) Contactul acestor furnizori (antreprenori) pentru detalii suplimentare.
6 Implementarea solutiei Intocmirea proiectului si documentelor de contractare necesare pentru implementarea metodei de reabilitare aleasa.
Pasul 1. Alegerea corecta a metodei de reabilitare si a materialelor ce vor fi
utilizate depind de intelegerea completa a problemelor specifice ce trebuie corectate,
inclusiv conditiile interne si exterioare ale conductei. In aceasta privinta, este
important să se realizeze un program de evaluare a integritatii conductelor, pentru a
reduce la minimum riscurile de un prabusiri neasteptate, blocaje, pierderi, deversari
necontrolate. Acest pas include o planificare initiala si o evaluare a integitatii
conductelor.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda camasuirii interioare - Studiu de caz
184
Pe parcursul periodei de planificare initiala operatorul trebuie sa obtina toate
datele disponibile despre ansamblul sistemului de conducte, inclusiv date despre
caracteristicile fluidului vehiculat, rezultate ale inspectiilor video si conditiile de
functionare.
Date de baza culese in etapa de planificare initiala sunt prezentate succint in
tabelul urmator [48]:
Tabel 6.2. Date si informatii de baza despre conducte, colectate in perioada de planificare initiala.
Categorie date Parametri
Elemente generale
Planuri ale sistemului de conducte inclusiv profile longitudinale
Forma, materiale si diametre conducte
Informatii geotehnice disponibile
Adancimi de ingropare
Conditiile terenului de pozare
Nivelul hidrostatic si variatiile acestuia
Obstacole majore pe traseu (radacini, constructii noi pe traseu, curbe, neliniaritati, etc.)
Tronsoane deja reabilitate (daca exista) cu specificarea materialului si grosimii acestuia
Tipuri de racorduri
Date despre fluid
Limite de variatie ale pH-ului
Caracterizare suspensii transportate
Temperatura
Presiuni, viteze, debite
Rezultate inspectii
Conditii interne ale conductei
Conditii ale solului in jurul conductei
Goluri localizate in jurul conductei
Constrangeri operationale
Accesibilitate
Intreruperi debite
Acces personal
Excavatii
Intreruperi in asigurarea serviciilor operatorului
Probleme de siguranta
Investigarea integritatii conductei se realizeaza de obicei de un antreprenor. Din
rezultatele investigatiei, operatorul trebuie sa poata deduce daca sistemul are
probleme asociate urmatoarelor elemente:
fisuri, crapaturi si perforari;
coroziune;
infiltratii, descarcari, exfiltratii;
deformatii;
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda camasuirii interioare - Studiu de caz
185
neliniaritate;
capacitate de transport sau alte probleme hidraulice;
racorduri;
depuneri sau alte blocaje;
ruperi ale tronsoanelor.
Cateva elemente tipice acestui pas, referitoare la informatii culese si concluzii
ale investigatiilor sunt:
evaluarea avariei (local sau continua);
ramificatii pe traseu, vane, alte obstacole, etc. (numar si marime);
tipul avariei (pe circumferinta sau longitudinala) si dimensiunile acesteia;
conditia tronsoanelor reabilitate anterior (avarii structurale, coroziune);
imbinari neetanse;
imbinari deplasate (marimea deplasarii);
coroziune interna si externa a conductei (dimensiunea maxima si cea
acceptata la sfarsitul duratei de viata);
posibile incovoieri ale conductei;
necesitatea curatirii conductei inainte de reabilitare;
necesitatea maririi diametrului pentru cresterea capacitatii de transport;
se poate reduce diametrul fara a influenta capacitatea de transport;
aspecte constructive ce necesita utilizarea unei metode specifice de
reabilitare (by-pass-uri, gropi de acces);
materiale noi preferate a fi utilizate;
numar de racorduri sau bransamente.
Pasul 2. Dupa teminarea investigatiei si definirea problemelor urmeaza
identificarea metodelor de reabilitare ce pot fi aplicate in situatia curenta. Acest pas
necesita alegerea unui sau mai multor parametri ce descriu cat mai fidel starea reala a
conductei.
Odata determinati parametrii principali, pentru alegerea metodei de reabilitare
se foloseste un ghid de identificare, sintetizat in tabelul urmator in care este
specificata aplicabilitatea diferitelor metode de reabilitare.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda camasuirii interioare - Studiu de caz
186
Tabel 6.3. Domenii de aplicare pentru diferite metode de reabilitare [48].
Metoda de reabilitare Infiltratii / exfiltratii
Probleme structurale la imbinari
Coroziune Crapaturi /
sparturi
Probleme hidraulice la imbinari
Probleme structurale
Capacitate inadecvata
Camasuire (CIPP) Da Da Da Da Colateral Da Nu
Dublare continua (Slip-lining)
Da Da Da Da Colateral Da Nu
Sub-camasuire (Sub-lining)
Da Da Da Da Colateral Da Nu
Inlocuire prin spargere (Pipe bursting)
Da Da Da Da Colateral Da Da
Inlocuire prin inglobare (Pipe eating)
Da Da Da Da Da Da Da
Reparatie locala robotizata
Da Da Nu Colateral Colateral Colateral Nu
Reparatie locala prin cimentare
Da Da Nu Colateral Colateral Nu Nu
Reparatie locala prin injectare
Da Da Da Da Da Da Da
Reparatie locala prin camasuire
Da Da Da Da Colateral Da Nu
Dublare cu panouri Da Da Da Da Colateral Da Nu
Dublare prin spiralare Da Da Da Da Da Da Nu
Acoperiri cu mortar de ciment
Colateral Da Da Da Colateral Nu Nu
Acoperiri cu rasini epoxidice
Colateral Da Da Da Colateral Nu Nu
Acoperiri cu torcret umed (shotcrete)
Colateral Da Colateral Da Colateral Da Nu
Acoperiri cu torcret uscat (gunite)
Colateral Da Colateral Da Colateral Da Nu
Termoformare Da Da Da Da Colateral Da Nu
Pe baza costurilor curente practicate de antreprenori pentru diferite metode de
reabilitare, s-au dezvoltat strategii pentru a se determina cand este rentabil sa se
utilizeze solutii de reabilitare a integului colector (metode de reabilitare totala din
camin in camin) si cand sa utilizeze solutii de interventie locala (reabilitare pe zona
restransa sau punctual). O sugestie este ca atunci cand sunt necesare trei sau mai
multe solutii de interventie punctuala intre camine adiacente, ar fi mai bine sa se
foloseasca o metoda de reabilitare totala a tronsonului respectiv. Toate aceste strategii
pot fi utilizare in situatiile in care datele legate de costuri si eficientele nu sunt usor
accesibile. In restul situatiilor, cand calitatea datelor obtinute este buna, pentru a se
putea obtine rezultate optime, este necesar ca sa se foloseasca datele disponibile.
Dupa selectarea metodelor de reabilitare disponibile, ce pot fi aplicate pentru
situatia concreta, este necesar sa se verifice si limitarile impuse de fiecare metoda de
reabilitare selectata.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
187
Tabel 6.4. Restrictii impuse de diferite metode de reabilitare [48].
Metoda de reabilitare
Tre
bu
ie
inje
cta
t m
ort
ar
in
sp
ati
ul in
ela
r
Tre
bu
ie s
igilate
cap
ete
le m
ate
rialu
lui
de r
eab
ilit
are
Sap
atu
ra d
es
ch
isa
pen
tru
re
co
necta
re
ram
ific
ati
i
Nece
sit
ate
gro
ap
a d
e
acce
s
Nece
sit
ate
by
-pa
ss
Red
ucere
dia
metr
u
cu
mai m
ult
de 1
0%
Imb
inari
mu
ltip
le la
co
nd
ucte
le n
oi
Dif
icu
ltati
de m
on
taj
daca n
u s
un
t alin
iate
co
nd
ucte
le e
xis
ten
te
Po
ate
afe
cta
rete
le
din
vecin
ata
te
Nu
se p
rete
aza
tutu
ror
mate
riale
lor
Gam
a a
pli
cab
ila d
e
dia
metr
e [
mm
]
Nece
sit
ate
a a
ce
esu
lui
in c
on
du
cta
Nu
nece
sit
a s
tru
ctu
ri
ad
iacen
te
Camasuire (CIPP) x x 100 - 2700
Dublare continua (Slip-lining) x x x x Variaza x Variaza x 100 - 4000
Sub-camasuire (Sub-lining) x x x 75 - 1600
Inlocuire prin spargere (Pipe bursting)
x x x x x x x 100 - 1200
Inlocuire prin inglobare (Pipe eating)
x x x x Variaza x x 300 - 900
Reparatie locala robotizata x x x x 200 - 750 x
Reparatie locala prin cimentare
x x 75 - 4500 x
Reparatie locala prin injectare
x 150 - 2800 x
Reparatie locala prin camasuire
x x 100 - 1200 x
Dublare cu panouri x x x Variaza x Peste 1200 x
Dublare prin spiralare x x x 150 - 2700 Variaza
Acoperiri cu mortar de ciment x x x x 75 - 4500 x
Acoperiri cu rasini epoxidice x x x x 75 - 600 x
Acoperiri cu torcret umed (shotcrete)
x x x x 1200 - 4500 x
Acoperiri cu torcret uscat (gunite)
x x x 1200 - 4500 x
Termoformare x x x x 100 - 750
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
188
Dupa verificarea limitarilor si trierea metodelor de reabilitare compatibile cu
situatia concreta din teren este necesara o selectare pe criterii de cost si experienta in
aplicarea meteodelor de reabilitare.
Pentru o selectare preliminara pe criterii de cost si experienta ceruta se pot
utiliza indicatorii prezentati in tabelul urmator.
Tabel 6.5. Indicatori de cost si experienta ceruta pentru diferite metode de reabilitare [48].
Metoda de reabilitare Experienta necesara
Costuri de implementare
Camasuire (CIPP) pentru Dn > 250 mm Mare Mari
Camasuire (CIPP) pentru Dn < 250 mm Mare Mici
Dublare continua (Slip-lining) Mare Medii
Sub-camasuire (Sub-lining) Mare Mici
Inlocuire prin spargere (Pipe bursting) Medie Medii
Inlocuire prin inglobare (Pipe eating) Mica Mari
Reparatie locala robotizata Mare Mari
Reparatie locala prin cimentare Mare Mici
Reparatie locala prin injectare Medie Medii
Reparatie locala prin camasuire Mare Mari
Dublare cu panouri Medie Medii
Dublare prin spiralare Mare Medii
Acoperiri cu mortar de ciment Medie Medii
Acoperiri cu rasini epoxidice Medie Medii
Acoperiri cu torcret umed (shotcrete) Mare Mici
Acoperiri cu torcret uscat (gunite) Mare Mici
Termoformare Medie Mici
Nota:
1) Cost mare inseamna peste 1.0 Euro/m si mm de diametru; experienta mare inseamna peste 20 ani; cost mediu inseamna intre 0.5 si 1.0 Euro/m si mm de diametru, experienta medie inseamna intre 10 si 20 de ani; cost minim inseamna sub 0.5 Euro/m si mm de diametru, experienta mica inseamna sub 10 ani;
2) Costurile sunt influentate de o serie de factori si depind de conditiile specifice ale proiectului. Costurile din tabel sunt determinate pentru retele edilitare urbane si reprezinta costuri totale care includ spalarea, inspectia, by-pass-urile si evacuarea depunerilor colectate din conducte. Costurile prezentate trebuie folosite cu atentie, doar ca mijloc de comparatie, deoarece reabilitarile altor tipuri de conductelor (ex. conducte pentru industrie) pot varia intre 2 si 5 ori fata de costurile retelelor edilitare urbane.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
189
Pasul 3. Se alege metoda finala sau se stabileste o lista finala a metodelor de
reabilitare. La acest pas nu este nevoie de cunostinte detaliate despre metoda de
reabilitare, dar este foarte important sa fie cunoscute toate detaliile legate de starea
conductei.
Pasul 4. Se aprofundeaza in detaliu de metoda de reabilitare sau fiecare metoda
in cazul unei liste de metode, urmarind in detaliu modul de implementare, limitari,
caracteristici specifice, costuri de implementare si alte elemente de detaliu. Pe
parcursul acestui pas este posibil ca din analiza detaliata sa rezulte elemente care vor
conduce la reiterarea procesului de selectare din pasul 2, uneori chiar reluarea
procesului de selectie cu pasului 1.
Dupa alegerea finala a metodei de reabilitare se cauta un antreprenor sau
furnizor de tehnologie ce poate asigura toate conditiile cerute pentru implementarea
metodei.
Pasul 5. In acest pas se contacteaza antreprenorul sau furnizorul de tehnologie
si se obtin si mai multe informatii detaliate si confirmari privind faptul ca metoda
aleasa este adecvata situatiei date.
Pasul 6. Reprezinta pasul final inainte de implementarea fizica a proiectului si
consta in intocmirea proiectului si documentelor de contractare a lucrarii, necesare
pentru implementarea metodei de reabilitare aleasa.
Procesul de decizie cu privire la oportunitatea alegerii unei metode specifice de
reabilitare este o problema complexa, care trebuie analizata din mai multe
perspective, iar pe langa factorii deja mentionati anterior sunt necesare analize cost-
beneficiu, analize ale costurilor pe durata de viata, precum si analiza obiectivelor pe
termen mediu si lung ale conductei, pentru atingerea tuturor obiectivelor dorite.
Este necesar ca in evaluare sa fie considerate toate tehnologiile disponibile, de
aceea, tinand cont de viteza cu care acest domeniu se modifica este necesar ca sa se
mentina un permanent contact cu ultimele tehnologii dezvoltate si ultimele
perfectionari ale tehnologiilor existente.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
190
6.1.4 Consideratii generale la proiectarea lucrarilor de reabilitare fara sapatura
6.1.4.1 Elemente generale
Selectarea tehnologiei de reabilitare depinde, pe langa alti factori, de tipul
materialului conductei ce trebuie reabilitata si de tipul avariei ce necesita reabilitare.
In situatiile in care prin reabilitare se reduce usor diametrul conductei initale trebuie
avuta in vedere problema capacitatii hidraulice de transport.
Majoritatea metodelor de reabilitare a conductelor prin tehnologii fara sapatura
nu aduc prejudicii capacitatii de transport prin reducerea minora a diametrului,
deoarece noile conducte instalate au coeficienti de frecare mai mici decat cei ai
conductei initiale, ceea ce compenseaza reducerea sectiunii transversale efective de
curgere. Cu toate acestea, este obligatorie verificarea capacitatii de transport.
6.1.4.2 Generalitati privind by-pass-urile
Pentru aplicarea metodelor de reabilitare a conductelor, marea majoritate a
tehnologiilor de reabilitare necesita asigurarea unui by-pass temporar, pentru perioada
in care se desfasoara lucrarile de reabilitare la conductele existente, pentru a nu
intrerupe asigurarea serviciului catre consumatori.
Functie de caracteristicile locale, asigurarea continuitatii functionarii in
perioada de interventie poate constitui un cost semnificativ, in unele situatii,
asigurarea unui by-pass conducand la o treime din costul total al reabilitarii.
In unele situatii de interventie locala, metoda de reabilitare nu necesita
asigurarea unui by-pass (dublare locala, metode specifice pentru interventii punctuale,
metode de acoperire interna in camine). In aceste situatii, pot deveni semnificative din
punct de vedere financiar costurile generate de anumite limitari in aplicarea metodelor
de reabilitare, ca limitarea accesului personalului la locul de interventie, in camine sau
a accesului in anumite perioade de utilizare a conductei.
In oricare alta situatie decat cele mentionate anterior, in proiectarea lucrarilor
de reabilitare este obligatoriu sa se ia in consideratie si sa se coteze financiar toate
lucrarile adiacente necesare asigurarii functionarii sistemului in perioada de executie a
lucrarilor de reabilitare.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
191
6.1.4.3 Refacerea ramificatiilor
Pentru alte conducte decat cele principale, refacerea ramificatiilor cu diametre
mai mici constituie o sarcina dificila, cu implicatii importante atat tehnice cat si
financiare.
In marea majoritate a metodelor de reabilitare fara sapatura pentru izolarea
ramificatiilor este necesara taierea conexiunii din interiorul conductei principale
folosind un echipament robotizat cu control video si etansarea imbinarii folosind un
alt set de echipamente robotizate. Procesele de taiere si etansare pot fi optimizate si
realizare printr-o singura deplasare a carului de interventie. Pentru reconectarea
ramificatiilor este necesar sa se localizeze aceste ramificatii dupa reabilitarea
conductei principale.
Tehnicile de reabilitare fara sapatura care utilizeaza la refacerea conductei
materiale flexibile, se preteaza la identificarea ramificatiilor prin investigare video,
deoarece apare o "depresiune" a materialului utilizat pentru reabilitare in zona de
racord.
In cazul metodelor de reabilitare ce folosesc materiale rigide, identificarea se
realizeaza mai dificil, prin examinari video detaliate inainte de reabilitare, iar in unele
situatii folosind metode mai sofisticate (ultrasunete, radiolocatie, etc.) dupa realizarea
reabilitarii.
In situatiile in care nu sunt restrictii de acces la capatul amonte al conductei de
ramificatie, se poate realiza reconectarea acesteia la conducta principala din exterior,
prin interiorul conductei de ramificatie.
Indiferent de modul in care sunt amplasate ramificatiile, etansarea imbinarilor
cu ramificatiile reprezinta o problema mult mai dificil de realizat decat etansarea
conductei principale. O atentie speciala trebuie acordata imbinarilor in cazurile in care
reabilitarea conductei a aparut ca necesara preponderent pe criterii hidraulice. Nu
trebuie neglijat faptul ca toate testele se efectueaza pe conducta principala fara
conectarea ramificatiilor, iar in functionarea curenta la conducta principala sunt
conectate si functionabile racordurile.
6.1.4.4 Sapatura deschisa
Cu toate ca nu este o metoda de reabilitare fara sapatura, aceasta metoda trebuie
luata in permanenta in considerare in cadrul proiectelor de reabilitare a conductelor.
Comparata cu metode fara sapatura, in anumite situatii sapatura deschisa poate fi mai
costisitoare si poate necesita un timp mai mare de finalizare.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
192
In majoritatea situatiilor, costurile suplimentare ale metodei cu sapatura
deschisa, comparativ cu metodele fara sapatura, (aproximativ 70% din costurile
totale) il reprezinta costurile legate de readucerea carosabilului la starea initiala.
De asemenea metodei cu sapatura deschisa ii sunt asociate riscuri legate de
avarierea conductei la pozare, dupa indepartarea sprijinirilor, la umplere si
compactare. Metoda cu sapatura deschisa implica deranjarea terenului in care de
realizeaza interventia (atat la suprafata cat si la adancime), iar in unele situatii poate
genera costuri suplimentare pentru protectia mediului, generate de solul contaminat
prin interventie sau descoperite in urma interventiei (zone cu scurgeri mai vechi din
conducte, scurgeri de la suprafata, de la utilaje, etc.).
Reabilitarea prin sapatura deschisa implica, de asemenea, o serie de costuri
sociale importante, ce nu pot fi neglijate, date de intreruperea traficului, perturbarea
unor activitati in mod direct si indirect, disconfortul si siguranta cetatenilor, siguranta
constructiilor in zona, poluarea atmosferei si contaminarea solului, etc.
6.2 Metodologia utilizata pentru executarea lucrarilor de reabilitare prin camasuire interioara a conductei de evacuare SE Focsani
Selectarea procesului de reabilitare a conductelor fara sapatura, pentru
reabilitarea conductei de evacuare SE – emisar din cadrul SE Focsani, cu lungime
totala de 2.297 m, a urmarit metodologia expusa anterior de selectie in 6 pasi.
Astfel, au fost urmarite procedurile de prezentate succint in cele ce urmeaza:
s-a realizat o evaluare a conditiilor conductei existente;
s-au trecut in revista toate metodele de reabilitare fara sapatura ce pot fi
aplicate, disponibile la noi in tara, ce se incadreaza intr-un interval rezonabil
din punct de vedere financiar; in aceasta situatie a existat din start o limitare
data de marimea bugetului disponibil pentru realizarea lucrarii, ceea ce
implica din start o selectare a metodelor de reabilitare; din acest motiv,
importul si implementarea de tehnologie din tarile avansate a fost eliminat
din start;
s-au analizat restrictiile specifice fiecarei metode identificate ca aplicabila si
s-au selectat metode compatibile cu conditiile specifice ale proiectului;
s-au stabilit pentru fiecare metoda limitele intervalului de costuri asociate cu
implementarea metodei respective;
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
193
s-au determinat principalele metode candidate si s-au identificat
antreprenorii ce pot asigura si implementa tehnologiile de reabilitare
selectate;
s-au contactat antreprenorii pentru detalii suplimentare si s-a trecut la studiul
in detaliu a modului de implementare si tuturor conditiilor tipice ce trebuie
respectate la implementare;
s-a stabilit solutia de reabilitare optima tehnico-economic in sitautia
concreta din teren;
s-a trecut la intocmirea de detaliu a proiectului de reabilitare si asigurarea
tuturor elementelor necesare pentru implementarea metodei de reabilitare
aleasa.
In vederea reabilitarii starii interioare a conductei existente s-a propus refacerea
prin camasuire a conductei pe toata lungimea tronsonului, in final rezultand o
conducta camasuita avand caracteristicile hidraulice ale celei initiale.
Reabilitarea prin camasuire interioara a fost aleasa deoarece conducta de
evacuare in functiune aferenta SEAU Focsani, realizata din beton Dn 1400 mm, era
pozata la adancimi mari (4 – 6 m), subtraversa proprietati private sau inaccesibile
pentru executia cu sapatura deschisa (Penitenciarul Focsani etc.) precum si un canal
de irigatii, neexistand o alternativa de modificare a traseului.
Procedeul de reabilitare propus pentru aceasta este de reabilitare cu tuburi
flexibile interioare, care consta din aplicarea pe intreaga suprafata interioara a
tronsonului de conducta necesar a fi reabilitat a unui tub textil flexibil. Acesta este
constituit din mai multe straturi, imbibat cu rasina poliesterica prin procedeul de
inversare in conditii de presiune si viteza constanta de avansare a tubului flexibil.
Imbibarea cu rasina se realizeaza prin intermediul caminelor de control existente sau
prin gropi de executie.
Tubul flexibil montat in interiorul conductei vechi, intarit prin polimerizarea
rasinii poliesterice, confera conductei etanseitatea ei initiala si inlatura toate pierderile
de fluid la garnituri, prin crapaturi sau fisuri.
In vederea executarii reabilitarii conductelor deteriorate prin procedeul
tehnologic de captusire interioara sunt necesare urmatoarele lucrari:
asigurarea accesului la conducta de reabilitat prin camine de vizitare;
efectuarea curatirii cu trenuri de dispozitive de curatire de diverse tipuri
(curatire mecanica si daca este necesar si chimica);
examinarea starii interioare a conductei vechi prin inspectie cu camera TV;
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
194
efectuarea curatirii la gradul necesar in functie de starea de deteriorare a
conductei;
introducerea si fixarea tubului flexibil in interiorul conductei;
probe de etanseitate si de presiune.
Dupa atribuirea Contractului de Lucrari, Antreprenorul a prezentat spre
aprobare Consultantului de Supervizare subcontractorul de specialitate si Procedura
Tehnica de Executie a lucrarilor de reabilitare prin procedeul fara sapatura.
Subcontractorul de specialitate, a fost aprobat atat de Consultantul de
Supervizare cat si de Beneficiar iar procedura tehnica propusa de acesta a fost de
asemenea aprobata de Consultant si Beneficiar.
Dupa primirea acceptului, s-a trecut la executarea efectiva a lucrarilor prin
procedeul de reabilitare prin camasuire interioara.
6.2.1 Analiza economico-financiara pentru selectarea metodei de reabilitare
Pentru selectarea metodei de reabilitare s-a realizat o analiza de economico
financiara pentru a se putea determina in primul rand categoria de lucrari ce va fi
selectata pentru reabilitare, lucrari cu sapatura deschisa sau lucrari de reabilitare fara
sapatura. Decizia finala de reabilitare a fost luata dupa aceasta prima analiza de
selectie a metodei.
In alegerea metodelor de reabilitare s-au considerat restrictiile tehnice pe care le
implica fiecare metoda de reabilitare in parte si restrictii locale ce au o influenta
majora in procesul de selectare.
S-a tinut seama de faptul ca traseul conductei de evacuare in functiune
subtraverseaza proprietati private sau inaccesibile pentru executia cu sapatura
deschisa (Penitenciarul Focsani), precum si un canal de irigatii, iar conducta este
pozata la adancimi mari (4 – 6 m).
In analiza de optiuni s-au considerat numai costurile suplimentare implicate
pentru realizarea obiectivului.
6.2.1.1 Optiunea 1 – Sapatura deschisa
Pentru aceasta optiune s-au considerat elemente caracteristice realizarii
reabilitarii prin aceasta metoda.
Limitarile existente duc la schimbari ale traseului conductei existente pentru
optiunea cu sapatura deschisa. In aceste conditii s-a propus un posibil nou traseu, cu
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
195
mentiunea ca si acest traseu strabate o proprietate privata iar in calculul economic s-a
considerat ca se poate expropria o zona pe care sa poata fi amplasata conducta.
Lungimea colectorului in aceasta situatie devine 2600 m.
Datorita modificarii traseului si cotei radierului impusa in punctul amonte al
tronsonului ce se reabiliteaza, (adancimea de ingropare initiala de 4.07 m) si pastrarii
pantei colectorului existent, impusa de mentinerea capacitatii de transport, devine
necesara executia unei statii de pompare noi pentru a evita ingroparea excesiva a
colectorului si ridica cota acestuia la cota necesara de descarcare. Cota de descarcare a
colectorului este de impusa de variatiile de nivel ale emisarului.
In calcul nu s-au considerat costuri suplimentare de reamenajare a facilitarilor
de descarcare a efluentului.
In aceasta optiune s-au considerat urmatoarele elemente specifice:
lungimea colectorului in noua configuratie, L = 2600 m;
colector realizat din tuburi PAFSIN cu diametrul Dn 1400 mm;
statie noua de pompare Q = 224 l/s, Hp = 5 m; statia de pompare prevazuta
are rolul doar de a ridica apa in zona superioara a colectorul din sectiunea
aval acesteia, curgerea in colectorul aval intre statia de pompare si punctul
de descarcare fiind gravitationala;
realizare post trafo necesar functionarii statiei de pompare.
necesitatea exproprierii unei suprafete de teren de 4200 m2, necesara
realizarii statiei de pompare si amplasarii colectorului.
6.2.1.2 Optiunea 2 – Reabilitare fara sapatura
Pentru aceasta optiune s-au considerat urmatoarele elemente caracteristice
prezentate succint in cele ce urmeaza.
Traseul conductei ramane neschimbat, lucrarile prevazute fiind lucrari
neinvazive structural pentru colectorul reabilitat.
In cadrul acestor metode de reabilitare fara sapatura, cel mai important element
in alegerea metodei il reprezinta tehnologiile de reabilitare disponibile pe piata
romaneasca.
Costurile pentru importul de tehnologie sunt in momentul de fata prohibitive iar
aducerea unui antreprenor strain detinator de tehnologie trebuie analizata minutios
pentru ca implica costuri mari, de multe ori cu extensii neprevazute sau cu costuri
nejustificabile la lucrari mai mici.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
196
Pentru realizarea acestei lucrari s-au analizat tehnologiile existente in momentul
de fata pe piata interna.
Tehnologiile disponibile pentru realizarea unui astfel de obiectiv sunt cele de
relining si tehnologii de camasure interioar cu tub textil.
Relining-ul consta in introducerea unor tuburi prefabricate in interiorul tubului
existent cu ajutorul unor ghidaje si injectarea spatiului ramas liber intre cele 2 tuburi.
Prin utilizarea acestui procedeu are loc o reducere a diametrului conductei existente si
implicit o diminuare a capacitatii de transport a acesteia.
Considerand acest procedeu diametrul conductei finale se reduce de la 1400
mm la 1200 mm ceea ce implica o scadere a capacitatii de transport cu aproximativ
34% a colectorului existent. Aceasta reducere a debitului transportat este considerata
inacceptabila in conditiile in care sistemul de canalizare este unitar iar prin colectorul
existent se evacueaza si apele meteorice epurate mecanic. Reducerea sectiunii duce la
incapacitatea colectorului de a evacua apa si punerea acestuia sub presiune.
In aceste conditii metoda de reabilitare prin relinig nu este fezabila.
Cealalta metoda de reabilitare prin camasuire interioara cu tub textil conduce la
o reducere nesemnificativa a diametrului conductei, fara influenta asupra capacitatii
de transport, din contra, aduce o crestere usoara a capacitatii de transport prin
reducerea rugozitatii conductei existente.
Limitarile pentru situatia actuala au dus la analiza financiara a obtiunii de
reabilitare prin camasuire interioara cu tub textil.
In aceasta optiune s-au considerat urmatoarele elemente specifice:
inspectia video a colectorului existent;
by-pass-area tronsoanelor;
curatirea colectorului in vederea reabilitarii;
reabilitarea propriu-zisa;
lucrari finale.
6.2.1.3 Analiza comparativa a celor doua optiuni selectate
Ambele optiuni realizeaza reabilitarea colectorului existent cu mentinerea
functiunilor existente si asigurarea parametrilor hidraulici necesari unei bune
functionari a sistemului.
Principalii parametri financiari ai optiunilor analizare sunt prezentati in tabelul
urmator:
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
197
Tabel 6.6. Costuri de investitie si operare ale optiunilor analizate. Nr. crt.
Parametru Optiune 1
Sapatura deschisa Optiune 2
Camasuire interioara
1 Costuri de investitie (Euro) 3,022,000 3,216,000
2 Costuri de operare (Euro/an) 80,675 3,216
3 Cost unitar suplimentar apa epurata (Euro/m3) 0.011 0.005
NOTA: In estimarea initiala a costurilor pentru metoda de reabilitare fara sapatura s-a utilizat pretul
indicat de literatura americana pentru astfel de tipuri de lucrari. Dupa contactarea antreprenorului si
analizarea conditiilor reale din teren costul lucrarii a fost mai mic decat cel estimat cu aproximativ
75.000 euro.
Deoarece costurile de investitie ale metodei cu sapatura deschisa sunt mai mici
decat cele cu camasuire interioara, dar genereaza costuri de operare mai mari, este
necesara realizarea unei analize financiare care sa evidentieze alegerea solutiei de
reabilitare.
6.2.1.4 Analiza financiara a celor doua optiuni selectate
In urma analizei financiare in tabelul urmator sunt prezentate valoarile nete
actualizate pentru o rata de actualizare de 5% si o perioada de functionare de 20 de
ani.
Tabel 6.7. Valoare neta actualizata (perioada de operare 20 ani) pentru optiunile analizate. Optiune U.M. Investitii Operare Total Valoare
Neta Actualizata
an de referinta
2013 an de referinta
2013 Total
Rata de actualizare - 5% Rata 1.00 1.00
Optiune 1 – METODA CU SAPATURA DESCHISA
Cheltuieli de investitii Euro 3,022,000 0 3,022,000
Cheltuieli de operare, exceptand energia Euro 0 63,330 789,232
Costuri cu energia Euro 17,345 216,155
TOTAL cheltuieli Optiunea 1 Euro 3,022,000 80,675 4,027,386
Optiune 2 – METODA PRIN CAMASUIRE INTERIOARA
Cheltuieli de investitii Euro 3,216,000 0 3,216,000
Cheltuieli de operare, exceptand energia Euro 0 3,216 40,078
Costuri cu energia Euro 0 0
TOTAL cheltuieli Optiunea 2 Euro 3,216,000 3,216 3,256,078
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
198
Dupa cum se poate observa din tabelul anterior, Optiunea 2 genereaza cheltuieli
minime de investitie si operare in scenariul normal, dupa o perioada de operare de 20
ani.
In urma analiza financiare se poate concluziona ca solutia optima de reabilitare
pentru situatia analizata este Optiunea 2 – Reabilitare fara sapatura prin camasuire
interioara cu tub textil.
6.2.2 Procedeul selectat pentru implementare
Procedeul selectat pentru reabilitare este procedeul de camasuire interioara ce
consta in utilizarea unui tub textil alcatuit din mai multe straturi, ce se imbiba cu
rasina poliesterica, iar apoi este aplicat pe toata suprafata interioara a tronsonului de
conducta necesar a fi reabilitat prin procedeul de inversare, sub presiune si cu viteza
constanta.
In fiecare caz in care se utilizeaza metoda de camasuire interioara, este necesara
o investigatie complexa a caracteristicilor conductei existente, deoarece
caracteristicile tubului textil si adezivului utilizat sunt adaptate exact la cerintele
impuse de starea existenta a conductei. Polimerizarea (intarirea) rasinii se face sub
presiune, prin utilizarea aburului supraincalzit. Astfel, se realizeaza o intarire si o
mulare perfecta a tubului flexibil si se obtine un sistem nou: conducta veche – strat
rasina – tub flexibil, cu caracteristicile initiale ale conductei.
6.2.3 Domenii de aplicare
Sintetic, principalele situatii in care se preteaza aplicarea acestei metode sunt
prezentate in tabelul urmator.
Tabel 6.8. Recomandari de aplicare a metodei de camasuire interioara [62].
Caracteristica Aplicare eficienta: Nerecomandat (neeconomic):
Tipul avariei pierderi la mufe
aparitia fisurilor (infiltratii / exfiltratii)
peretele conducta cu deteriorari
conducta relativ veche
racorduri directe
mentinerea capacitatii hidraulice
numai o mufa neetansa
deteriorare redusa
nu apare inca fisuri
conducta relativ noua
suprasolicitare hidraulica
Material conducta toate
Profil conducta circular, ovoid si special
Dimensiuni profile circulare Dn 80 - 1800 mm
Curbe acceptate
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
199
In cadrul lucrarilor de reabilitare prin procedeul de camasuire interioara pot fi
parcurse si reabilitate curbe si schimbari de directie ale conductelor in urmatoarele
conditii:
1. La unghiuri de maximum 60° raza de curbura trebuie sa fie de R < 3Dn;
2. la unghiuri de maximum 90° raza de curbura trebuie sa fie R = 3 - 5Dn;
3. la raze de curbura cu R > 5Dn se admite existenta mai multor curbe la 90°;
4. diferentele de marime intre diametrul exterior si cel interior ale unei curbe
genereaza formarea de cute pe lungimea de arc mai scurta, care insa nu trebuie
considerate ca fiind defecte.
6.3 Desfasurarea procesului de lucru
6.3.1 Lucrari pregatitoare pentru conducta
6.3.1.1 Curatirea
Pentru curatirea conductei, functie de gradul de colmatare si tipul depunerilor
pe peretii conductei se utilizeaza dispozitive de raclare sau razuire si spalarea la
presiune inalta. Este necesara verificarea calitatatii curatirii inainte de inceperea
camasuirii. In mod uzual verificarea calitatii curatirii se realizeaza prin inspectie
video, intr-un sistem de televiziune cu circuit inchis (CCTV).
La reabilitarea conductelor prin procedeul de camasuire interioara este
importanta efectuarea unei curatiri de grad inalt, deoarece de aceasta depinde
asigurarea unei legaturi stranse intre conducta veche si tubul flexibil nou.
Scoaterea din functiune a tronsonului de conducta care se reabiliteaza se face
prin sectorizarea acestuia, aceasta insemnand blindarea tuturor conductelor racordate
si realizarea unui by-pass pentru ocolirea tronsonului pe care se realizeaza
reabilitarea.
Functie de traseul disponibil al by-passului se aleg solutiile optime din punct de
vedere economic, iar in cele mai multe situatii trebuie realizat un calcul tehnico-
economic pentru determinarea diametrului optim al conductei de by-pass, deoarece
este necesara realizarea unui sistem prin pompare.
6.3.1.2 Inspectia video
Inspectia video reprezinta operatia de baza pentru stabilirea starii de deteriorare
interioara a conductei si serveste la localizarea obstacolelor de curgere si la verificarea
modului in care s-a realizat curatirea.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
200
Un echipament de inspectie video pentru canele este prezentat in imaginile
urmatoare.
Figura 6.1. Echipament video de inspectie conducte [62].
6.3.1.3 Calibrarea conductelor
In timp, datorita multitidinii de factori externi si interni ce actioneaza asupra
conlectirului de canalizare apar modificari radicale in ceea ce prezinta sectiunea de
curgere la care a fost proiectat sa functioneze colectorul initial. In vederea refacerii
sectiunii libere initiale trebuie efectuate urmatoarele masuri in concordanta cu tipul de
perturbatie intalnita in urma exploatarii.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
201
Tabel 6.9. Masuri pentru calibrarea conductelor la situatia proiectata initial [62].
Schimbari fata de situatia proiectata Masura adecvata pentru reabilitare
Deplasari axiale mari Umplerea spatiilor cu ajutorul instaltiilor robotizate
Infiltratii mari de apa Etansare prin injectie
Inlaturarea obstacolelor transversale:
Obstacole inlaturate fara decopertare:
racorduri proeminente
deplasari transversale
radacini patrunse
incrustatii
sparturi si resturi locale
depuneri intarite
robot de frezare
robot de frezare
robot de frezare, foarfece de roca
duze rotative, cap cu lant de aruncare centrifuga
freza hidromecanica
cap cu lant de aruncare centrifuga, robot frezare
procedeu cu roboti
curatire la presiune foarte inalta, robot de frezare
Obstacole care pot fi inlaturate numai prin decopertare:
camine si conducte prabusite
deformatii mari ale sectiunii conductei
traversari ale conductei
curbe
racordari gresite
tasari mari (mai mari de Dn/3)
6.3.1.4 Tronsonarea conductei ce se reabiliteaza si spatiul de lucru necesar
Sistemul de conducte se imparte in tronsoane, care pot avea lungimi de pana la
350 m pentru diametre de peste 500 mm si de pana la 650 m pentru diametre mai mici
de 300 mm. Lungimea reala a unui tronson posibil a fi reabilitat printr-un tub flexibil
continuu depinde de o multitudine de factori, anume de configuratia traseului de
conducte, capacitatea utilajului de inversare, de metoda de curatire aplicata, si inainte
de toate, de conditiile locale (acces auto, zone protejate, folosirea caminelor si
instalatiilor existente, retele de conducte subterane existente, intersectii, bransamente,
s.a.).
Spatiul necesar redus mentine in mare masura in limite acceptabile
neplacerile cauzate de santier, indeosebi pe cele privind:
circulatia stradala;
deteriorarea strazilor si solurilor;
neplacerile provocate riveranilor, proprietarilor de magazine, etc.;
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
202
riscul de a deteriora alte retele subterane.
Spatiul necesar pentru utilaje si lucrari se limiteaza la cel necesar pentru un
camion si un compresor mobil destinat inversarii tubului flexibil.
6.3.2 Pregatirea adezivului poliesteric si tubului flexibil
Rasina poliesterica este livrata pe santier intr-un autovehicul frigorofic. Rasina
este constituita din doua componente care se amesteca cu amestecatoare mecanice.
Pentru a evita dozarea gresita a componentelor, acestea se livreaza in bidoane la
volume corespunzatoare, iar ca masura suplimentare de siguranta sunt colorate diferit.
Tubul flexibil este adus pe santier infasurat pe un tambur, pregatit cu exteriorul
(partea pe care se va aplica rasina) la interior (intors pe dos). In vederea umplerii
tubului se deruleaza cativa metri de tub si se asaza pe folii pentru a evita deteriorarea
acestuia.
Dupa umplerea cu adeziv prin intermediul unui stut de umplere, tubul este
inchis la capat si este legat de cablu de tragere al utilajului de inversare.
Intreaga cantitate de rasina poliesterica se afla initial in primii cativa metri ai
tubului flexibil.
In vederea distribuirii uniforme a rasinii pe intreaga suprafata interioara a
tubului flexibil si a realizarii unui strat uniform, de grosime constanta, tubul flexibil
este trecut printr-un dispozitiv cu cilindri reglabili, dupa care este infasurat pe un
tambur de inversare.
Figura 6.2. Dispozitiv cu cilindri pentru distributia uniforma a rasinii in tubul flexibil [62].
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
203
Tubul flexibil pe a carui suprafata exterioara a fost aplicata rasina poliesterica
este infasurat pe tamburul de inversare. Apoi, capatul tubului este fixat de capul de
inversare care inchide etans tamburul de inversare.
In functie de dimensiunea nominala a conductei pot fi infasurati pe tamburul de
inversare pana la 500 m de tub flexibil, care apoi este apoi inversat si introdus in
conducta veche in flux continuu.
6.3.3 Montarea tubului flexibil in interiorul conductei vechi prin procedeul de camasuire interioara
Introducerea tubului flexibil
In scopul intoducerii tubului flexibil in conducta se foloseste o autospeciala pe
care este deja montat tamburul de inversare. Autospeciala este amplasata langa
punctul de acces la conducta ce necesita reabilitare, camin de control sau groapa de
lucru.
Tubul flexibil imbibat cu rasina poliesterica si infasurat pe tamburul de
inversare este introdus in conducta veche prin alimentarea cu aer comprimat a
tamburului. Presiunea aerului comprimat este dependenta de diametrul tubului flexibil
si de configuratia traseului conductei vechi, deoarece la trecerea in curbe sau la
schimbari de directie intervin forte de frecare mari.
Prin operatia de inversare, suprafata tubului imbibata cu rasina se rasfrange si
se pliaza pe peretele conductei vechi.
Figura 6.3. Introducerea tubului flexibil in conducta cu inversarea tubului flexibil [62].
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
204
Tubul flexibil avanseaza in interiorul conductei vechi datorita presiunii aerului
comprimat introdus. Viteza de inversare este de 2 pana la 5 m/min si este reglata cu
exactitate prin intermediul unui cablu insotitor.
Datorita capacitatii de intindere axiala, tubul flexibil poate prelua diferente de
diametre si deplasari axiale mici. Cantitatea de rasina in exces asigura umplerea
fisurilor, a adanciturilor, a gaurilor sau a altor defecte de pe traseu.
Figura 6.4. Schema de montaj a tubului flexibil in interiorul conductei [62].
Intarirea rasinii poliesterice
Dupa ce tubul flexibil a parcurs intreaga lungime a conductei ce se reabiliteaza
si a ajuns la capatul final, se monteaza la ambele capete ale acestuia elemente de
obturare si aerisire, necesare circulatiei aburului supraincalzit ce se va introduce in
conducta in scopul intaririi accelerate a rasinii.
Tubul introdus este alimentat la capatul in care s-a inceput reabilitarea cu un
amestec de abur si aer comprimat. La capatul final al conductei amestecul este
evacuat prin elementele de aerisire in atmosfera, dupa ce in prealabil este introdus
intr-un sistem de condensare. Prin realizarea unei temperaturi ridicate in interiorul
tubului flexibil, operatia de intarire a rasinii se accelereaza. In vederea polimerizarii
netensionate a rasinii temperatura amestecului abur – aer comprimat este limitata la
maximum 90 0C.
Durata de intarire a rasinii epoxidice variaza in functie de lungime, diametrul
nominal, grosimea tubului interior si a anotimpului si poate varia intre 2–8 ore.
Dupa incheierea operatiei de polimerizare urmeaza faza de racire cu aer
comprimat, in anumite situatii utilizandu-se chiar racit racit.
6.3.4 Lucrari finale
Adaptarea tubului interior la panta caminului
In cazul trecerii tubului interior printr-un camin este necesara adaptarea
radierului tubului interior la panta caminului existent. Pentru aceasta se decupeaza
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
205
partea superioara semirotunda a tubul interior intarit si apoi se realizeaza legatura la
denivelarile caminului cu mortare speciale.
Redeschiderea ramificatiilor si a racordurilor
Redeschiderea sectiunilor ramificatiilor sau a racordurilor obturate de tubul
interior se executa prin decuparea tubului cu ajutorul robotilor comandati, cu ajutorul
imaginilor video.
Curatirea finala
Dupa incheierea tuturor lucrarilor tronsonul reabilitat se curata printr-un
procedeu de spalare la presiune inalta, se inregistreaza video rezultatul spalarii si
inspectia finala a conductei, iar inregisrearile constituie baza receptiei finale.
6.3.5 Durata lucrarilor
Durata necesara efectuarii curatirii este destul de dificil de estimat initial. Ea
depinde de tipul depunerilor si incrustatiilor, de cantitatea si aderenta acestora si de
structura tevii. Legat de acesti factori se stabilesc metoda si numarul curatirilor.
Introducerea tubului flexibil nu dureaza in general mai mult de o zi pentru
tronsoane mari, normale (200 m pana la 350 m).
Prelucrarea finala dureaza aproximativ o jumatate de zi pentru fiecare tronson,
neluand in considerare receptia.
6.3.6 Materiale utilizate
6.3.6.1 Tubul flexibil interior
Pentru realizarea reabilitarii conductelor de canalizare, tehnologia de camasuire
interioara propune utilizarea tuburilor flexibile multistrat. Principalele caracteristici
ale tuburilor utilizate sunt prezentate in tabelul urmator.
Tabel 6.10. Caracteristici generale tuburi flexibile pentru canalizare [62].
Mediu Strat purtator de rasina Strat interior
Apa uzata Dn > 300
Impaslitura cu tesatura filtranta grosimea peretelui brut: 4.5 – 15 mm
LLDPE (Linear Low-Density Polyethylene), grosime 1 mm
Apa uzata Dn < 300
Impaslitura cu tesatura filtranta grosimea peretelui brut: 4.5 – 8 mm
LLDPE (Linear Low-Density Polyethylene), grosime 0,7 mm
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
206
Structura multistrat a tubului flexibil destinat conductelor cu curgere
gravitationala utilizata in cadrul proiectului de reabilitare are urmatoarea structura:
strat interior rezistent la frecare (LLDPE - Linear Low-Density
Polyethylene) avand grosimea de 0.4 pana la 1.0 mm;
stratul purtator de rasina (furtun tesut circular, fara cusatura, din fire de
poliester sau nailon, avand un strat aplicat de LLDPE) de 4.0 pana la 15 mm
grosime;
tesatura pentru filtre (pâsla).
Acest tip de tub este constituit dintr-un strat de impaslitura de o grosime aleasa
in functie de structura care trebuie sustinuta si dintr-un strat din LLDPE. Este destinat
reabilitarii conductelor de canalizare si poate fi utilizat la canale avand diametre de la
150 mm pana la 1800 mm.
Tubul flexibil este suficient de elastic pe directia radiala pentru a prelua
diferente variatii de diametre, insa pe directia longitudinala acesta nu se poate intinde.
Tesatura tubului rezista liber (fara suportul de rasina si patul conductei vechi)
unei presiuni interioare de 1.5 bar.
Tubul flexibil este confectionat din fabrica la un perimetru transversal cu 4%
mai mic decat cel interior al conductei de reabilitat pentru a preintampina formarea
cutelor.
In functie de domeniu de utilizare se extrudeaza peste tesatura un strat de
material adecvat mediului vehiculat si avizat de autoritati. Pentru toate mediile fluide
se foloseste un strat din LLDPE (Linear Low-Density Polyethylene).
Acest material adecvat si pentru apa potabila si totodata impermeabil asigura
suprafete perfect netede, confera o rezistenta chimica si mecanica foarte buna si este
cunoscut pentru capacitatea sa redusa de reactie in diferite medii. Proprietatile
materialului confera o aderenta redusa la suprafata acestuia a diferitelor substante in
suspensie sau dizolvate cu care vine in contact. Aceasta caracteristica face ca pe fetele
interioare ale conductelor depunerile sa fie minime.
6.3.6.2 Rasina din doua componente
Se utilizeaza in exclusivitate rasina din doua componente care se intareste in
mediu umed si nu se contracta. Toate materialele in stare intarita nu sunt solubile si
nici poluante.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
207
Rasina intarita prezinta rezistenta mecanica mare (module de elasticitate de
pana la 3700 MPa), este dura, rezistenta la lovire si rezistenta la forte mari de frecare
ceea ce impiedica smulgerea materialului sub actiuni dinamice.
La alegerea rasinii se iau in considerare solicitarile fizice, chimice, biologice si
biochimice care pot aparea in timpul exploatarii, astfel ca pentru fiecare cerinta
(mediu, tipul fluidului vehiculat, etans fata de gaze, rezistenta statica, timp de
prelucrare) este utilizata rasina optima.
6.3.7 Proprietati ale conductei reabilitate
Refacerea capacitatii debitului de transport
Procedeul de reabilitare prin camasuire confera conductei etanseitate si inlatura
toate pierderile de fluid prin garnituri, prin crapaturi generate de coroziune sau prin
fisuri.
Prin aplicarea sa, tubul reduce diametrul initial al conductei foarte putin, astfel
incat debitul vehiculat dupa reabilitare nu este afectat. De fapt, in comparatie cu
conducta veche, corodata sau cu depuneri sau hidraulic mai rugoasa, prin aplicarea pe
peretele interior a unui strat de polimeri de calitate se realizeaza o crestere a
capacitatii de transport a debitului vehiculat.
Protectia anticoroziva
Procedeul garanteaza inlaturarea coroziunii interioare in conducte. In
comparatie cu procedeele obisnuite de reabilitare prin aplicarea straturilor protectoare
(strat de ciment, bitum) metoda prezinta urmatoarele avantaje:
nu se formeaza fisuri;
nu apar desprinderi, exfolieri;
pH-neutru;
nu exista reziduuri de hidrocarburi;
rezistent la miscari ale solului;
grosime constanta.
Procedeul de camasuire interioara nu ofera protectie anticoroziva exterioara,
aceasta trebuie realizata independent, prin metodele specifice acestui tip de protectie.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
208
Formarea depunerilor
Prin realizarea unei suprafate interioare netede, cu caracteristici antiaderente,
procedeul de camasuire interioara minimizeaza formarea depunerilor pe suprafata
interioara a conductelor reabilitate.
Repunerea in functiune
Procedeul face posibila repunerea in functiune imediata a conductelor, fara
probleme sau restrictii de functionare. Proprietatile mecanice ale legaturii tub
flexibil/rasina sunt demonstrate prin incercarile efectuate pe tronsoane reabilitate.
6.4 Implementarea metodologiei la colectorul de evacuare a SE Focsani
Primul pas pentru realizarea lucrarilor de reabilitare a fost efectuarea operatiei
de blindare a conductei. Operatiunea de blindare este prima operatie din procedeul de
reabilitare a conductelor de canalizare. Aceasta operatiune are ca scop separarea unui
tronson de conducta ce urmeaza a fi curatit si mai apoi reabilitat de restul sistemului
de canalizare. Prin blindare se blocheaza accesul fluidului si a gazelor in zona de
lucru.
Blindarea s-a executat prin introducerea de blind-uri (obturatoare) in aval si
amonte ale tronsonului reabilitat, umflate cu aer comprimat de la un compresor
independent sau aflat in interiorul unei autoutilitare. Lansarea blind-urilor s-a realiza
manual, cu ajutorul unui muncitor echipat cu echipament de protectie adecvat.
Figura 6.5. Blind-uri pentru izolarea tronsonului ce se reabiliteaza [62].
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
209
Dupa realizarea blindarii colectorului si verificarea eficientei acesteia s-a
realizat un by-pass al colectorului existent.
Operatia de by-pass-are se efectueaza dupa blindarea canalizarii si are ca scop
pomparea fluidelor acumulate in spatele balonului obturator montat pe un tronson de
canalizare pe care se vor efectua lucrari de curatare si reabilitare.
Realizarea by-pass-ului a implicat un numar de 3 persoane si un echipamente
specifice acestei operatii:
autoutilitara transport pompe;
pompe submersibile;
motopompe;
furtune de aspiratie si refulare;
chei pentru mufare furtune;
macara pentru manipulare furtune de aspiratie;
furtune de by pass;
gard de protectie;
rampe de trecere peste furtunele de refulare;
generatoare de curent independente sau aflate in interiorul autoutilitarei;
prelungitoare si cuple de curent mono si trifazic;
trepied.
Pompele de by-pass s-au montat in caminele amonte de tronsonul reabilitat.
Montarea pompelor submersibile in caminele de canalizare s-a facut cu ajutorul
trepiedului. Pompele au avut capacitati cuprinse intre 150 – 450 mc/h.
Figura 6.6 Echipament utilizat pentru realizarea by-pass-ului [62].
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
210
Dupa realizarea by-pass-ului s-a trecut la etapa de curatare a colectorului in
conditii de siguranta.
Lucrarile de curatare au necesitat personal minim (un conducator auto -
operator pe autospeciala si un ajutor al acestuia) si au fost utilizate echipamentele
specifice acestor operatiuni:
autoutilitara transport scule si compresor;
autospeciala pentru curatire;
furtune alimentare cu apa autospeciala;
autovidanja pentru aspiratie;
banda avertizoare;
conuri de avertizare;
CCTV;
echipament individual de protectie in spatiu inchis;
detector de gaze;
ventilator de aer pentru evacuarea gazelor.
Autospeciala utilizata a fost dotata cu pompa de vid si un sistem format din
pompe, tambur rotativ si furtun de inalta presiune.
Presiunile de lucru pentru pompe sunt de pana la 250 bar si cantitatea de apa
vehiculata 400 l/min iar la aspiratie pompa de vid lucreaza cu o depresiune de 0.85
bar.
Furtunul de presiune are un capat cuplat la pompa de inalta presiune, iar la
celalalt capat se monteaza capul de spalare.
Capul de spalare este prevazut cu diuze care concentreaza jetul de apa pe peretii
conductelor. Prin pozitionarea diuzelor din capul de spalare, se genereaza un curent
puternic si constant care in prima faza impinge furtunul spre caminul de capat contrar
directiei de curgere a fluidului, iar apoi, in a doua faza, capul de spalare de la capatul
furtunului este tras usor inapoi cu ajutorul tamburului.
Acesta asigura transportul apei si al depunerilor spre capatul conductei de unde
este aspirat cu ajutorul pompei de vid in autospeciala.
Gradul de colmatare si natura depunerilor s-au estimat in urma unei vizualizari
a tronsonului cu ajutorul sistemului CCTV-ul.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
211
La terminarea operatiei de vizualizare, datele preluate in programul de
inspectie video s-au prelucrat si s-au emis rapoarte de inspectie pe suport de hartie
insotit de filmul intregului tronson inspectat pe suport optic (CD/DVD).
Figura 6.7. Autospeciala utilizata pentru curatire [62].
Figura 6.8. Operatiunea de curatire camin [62].
Figura 6.9. Camera video pentru inspectie [62].
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
212
Raportul de inspectie contine imagini cu zonele critice identificate si tipul
avariilor constatate si de reabilitare recomandata a acestora.
La funalizarea operatiunii de curatire a colectorului, acesta a fost segmentat
pentru a avea front de lucru continuu. Au fost alese tronsoane de lucru cu o lungime
cuprinsa intre 250 si 350 de metri, in functie de traseul conductei existente, curburi si
modificari de panta.
S-a trecut la operatiunea de montare a tubului flexibil (liner). Aceasta
operatiune este cea mai sensibila parte a operatiei, implicand un numar de 10
muncitori, 8 dintre acestia operand instalatia necesara montarii liner-ului.
Materialul utilizat ca liner a fost tub flexibil multistrat de 15 mm grosime,
format din strat interior de 1.0 mm din LLPDE, strat de tesatura din fibra de sticla si
fibra de carbon de 0.2- 0.4 mm si strat purtator de rasina – furtun tesut circular fara
cusatura din fire de poliester, avand aplicat un strat de LLPDE pana la concurenta
grosimii maxime de 15.0 mm.
Procedura de realizare a operatiei de montare a liner-ului a necesitat mai multe
etape.
1. Pregatirea furtunului
Aceasta etapa de pregatire la randul ei a necesitat o serie de operatii:
taierea furtunului la lungimea exacta a tubului ce urmeaza a fi reabilitat;
intinderea intregului furtun pe o suprafata plana in vederea impregnarii;
pregatirea prin malaxare a solutiei de impregnare;
impregnarea stratului fibros aflata in interior cu solutie – Sadurit;
trecerea furtunului prin valt pentru impregnarea corecta a intregii suprafete
a materialului fibros;
tragerea furtunului impregnat cu solutie in interiorul tamburului cu ajutorul
unei chingi de mare rezistenta si rularea acestuia pe tambur.
2. Introducerea furtunului in canalizare
Dupa rularea furtunului pe tambur capatul liber ramane afara si se fixeaza de
corpul tamburului cu ajutorul unei flanse inversoare.
Aceasta flansa se prinde de corpul tamburului cu ajutorul suruburilor de
prindere. Dupa fixarea flansei inversoare echipamentul de inversie se pozitioneaza cat
mai aproape de gura de acces catre conducta veche ce urmeaza a fi reabilitata. Dupa
pozitionarea echipamentului incepe procedeul de inversie. Acest procedeu consta in
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
213
cresterea volumului de aer si a presiunii din interiorul tamburului cu ajutorul
compresorului. Prin cresterea volumului si a presiunii aerului din tambur, acesta
impinge furtunul din interior catre exterior.
Liner-ul avand capatul prins intre corpul tamburului si flansa, incepe sa iasa
afara prin interiorul flansei astfel incepand inversia. Linerul inversat este ghidat si
introdus in interiorul conductei fiind dirijat pana la capatul conductei de reabilitat.
Figura 6.10. Montare liner [62].
Dupa ce furtunul a ajuns la capat acesta este fixat pentru a se realiza o presiune
constanta in interiorul furtunului.
3. Intarirea furtunului sau coacerea furtunului
Dupa ce presiunea a fost fixata si furtunul a luat forma conductei vechi incepe
procedeul de coacerea a furtunului.
Acest lucru se realizeaza prin introducerea in interiorul tamburului a aburului
sub presiune cu ajutorul compresorului, in linerul nou instalat. Aburul introdus are o
temperatura de coacere optima pentru intarirea liner-ului.
Surplusul de abur este evacuat printr-o conducta montata pe liner in capatul
opus tamburului de inversare. Prin circulatia continua a aburului in interiorul
conductei se realizeaza coacerea linerului.
Zonele de schimbare de directie ale conductei existente au fost executate
monolit, conducta fiind din beton.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
214
Acestea au fost identificate in urma inspectiei cu camera video si au fost
folosite ca guri de acces, dupa decuparea semicilindrului superior, pe lungimea
elementului monolit.
Dupa reabilitarea conductei, zonele decupate din conducta de beton
preexistenta au fost captusite cu acelasi material ca si camasuiala si lipite utilizand
rasina epoxidica, iar apoi au fost remontate pe pozitia initiala.
Dupa intarirea furtunului s-a trecut la racirea si mai apoi la operatia de debitare
a liner-ului.
Figura 6.11. Imagini de la inspectia finala a colectorului reabilitat [62].
Duratele de realizare a lucrarilor de camasuire pe trosoane au diferit in functie
de lucrarile de decolmatare si reparatii necesare pe fiecare tronson. Acestea au fost
cuprinse intre 2 si 5 zile, fiind intalnite zone cu exces de beton din turnare, care a
trebuit spart cu ajutorul uneltelor pneumatice, indepartat si nivelata zona respectiva.
Montarea tubului de camasuire s-a realizat in cca. 6-8 ore, dupa care s-a
procedat la aplicarea procedeului de polimerizare a rasinii epoxidice cu ajutorul
aburului supraincalzit, sub presiune. Presiunea de lucru la polimerizare este functie de
diametrul conductei si grosimea camasuielii, fiind cuprinsa intre 0.5 si 1.5 bari.
Temperatura amestecului de aer-abur a trebuit sa fie de 900C pentru a preveni
intarirea tensionata a rasinii epoxidice. Pentru realizarea intaririi camasuielii conducta
a fost supusa amestecului de aer-abur supra-incalzit timp de 2 pana la 8 ore, in functie
de lungimea tronsonului, diametrul nominal al conductei si a temperaturii mediului
ambiant.
La finalizarea lucrarilor s-au intocmit procese verbale de lucrari ce devin
ascunse, procese verbale de proba de etanseitate s-a realizat o inspectie video dupa
terminarea lucrarilor, inregistrare ce face parte integrala din documentele de calitate
pentru lucrarile de reabilitare executate.
Capitolul 6. Reabilitarea canalizarilor prin metoda CIPP - Studiu de caz
215
6.5 Avantajele aplicarii metodei
In situatia data, procedeul de camasuire interioara a reprezint o solutie rentabila
si sigura pentru reabilitarea tronsoanelor de canalizare vizate.
Principalele avantaje care au condus la alegerea procedeului de reabilitare
aplicat sunt prezentate in cele ce urmeaza:
Traseu de conducte continuu fara mufe avand rugozitate redusa;
Formarea depunerilor in conducta reabilitata este minimizata pana la disparitie;
Reducerea diametrului interior al conductei initiale nu afecteaza debitele
transportate, din contra, caracteristicile tubului flexibil duc la o usoara crestere a
capacitatii de transport hidraulic;
Etanseitate totala garantata; Inlaturarea pericolului generat de scurgeri de gaze;
Protectie anticoroziva interioara integrala;
Spatiu necesar redus pentru organizarea de santier si pentru eventualele lucrari
de sapatura necesare, lucrarile subterane nefiind necesare;
In situatii favorabile lucrarile pot fi executate prin caminele de control existente
conductele de canalizare;
Aplicarea metodei nu depinde decat in mica masura de materialul de executie si
de forma sectiunii transversale a conductei;
Schimbarile de directie, curbele si deformatiile conductei nu influenteaza
procedeul tehnologic;
Metoda se preteaza la existenta ramificatiile laterale;
Functie de grosimea aleasa a peretelui tubului interior, se reface si capacitatea
portanta statica a trosonului reabilitat;
Metoda adaptabila diferitelor solicitari prin alegerea adecvata a rasinii;
Nivelul cheltuielilor se situeaza la o valoare acceptabila, apropiat de cel al
lucrarilor de refacere obisnuite, pentru cazul colectoarelor analizate;
Nu genereaza cheltuieli sociale (blocaje, praf, starzi murdare etc.);
Durata de executie scurta (cca. 1 pana la 2 zile pentru un tronson de conducta,
fara a lua in considerare lucrarile adiacente de spargere a betoanelor in exces si
amenajare a frontului de lucru);
Prejudicii minime aduse consumatorilor racordati la conductele care se
reabiliteaza.
Capitolul 7. Concluzii
216
7 Concluzii
7.1 Continutul lucrarii
Lucrarea cuprinde 229 pagini, 85 figuri, un numar de 56 tabele si o bibliografie
cu 64 titluri.
In Capitolul 1 al lucrarii sunt prezentate elemente generale privind dezvoltarea
strategiei de utilizare a materialelor si metodelor de implementare a investitiilor.
Reabilitarea conductelor trebuie sa constituie o parte a unei abordari integrate a
domeniului retelelor subterane corelat cu obtinerea fondurilor prin gospodarirea
resurselor, dezvoltare tehnica, rationalizare si standardizare.
Capitolul 2 prezinta elemente de proiectare a retelelor de canalizare. Primul pas
in proiectarea retelei de canalizare il reprezinta stabilirea traseului, iar urmatorii pasi
de deosebita importanta sunt calculul hidraulic si static al retelei, pentru care trebuie
avute in vedere o serie de caracteristici ale miscarii apei uzate in canale, precum si
conditiile necesare unei bune functionari a retelei.
In acest capitol sunt detaliate elementele de baza legate de:
notiuni de hidraulica pentru retelele de canalizare;
cantitati de apa uzata evacuate;
calculul debitelor de ape uzate menajere;
determinarea debitului de calcul al apelor meteorice si metode de evaluare a
debitelor de ape meteorice;
elemente impuse de dimensionarea hidraulica: gradul de umplere, viteza de
autocuratire, viteza maxima de curgere a apei.
In Capitolul 3 al lucrarii sunt abordate elemente de calcul static si de rezistenta
a conductelor. Se prezinta o analiza pentru calculul static si de rezistenta al canalelor
in care se stabilesc solicitarile la care sunt supuse elementele de constructie, necesare
dimensionarii de rezistenta in ambele categorii de incarcari: fundamentale si
accidentale.
Un caz special din punct de vedere structural il reprezinta calculul conductelor
pentru impingerea cu scut. In capitolul 3.2 sunt analizate eforturile structurale si
dinamice ce rezulta din incarcarile din trafic ale conductelor, precum si actiunile
dinamice in caz de cutremure. Aria de aplicatie cuprinde conducte cu sectiune
transversala circulara din beton armat, otel, azbociment si argila vitrifiata care sunt
presate sau impinse prin metoda de instalare a conductelor fara sapatura cu deplasare
Capitolul 7. Concluzii
217
a solului prin impingere sau forare cu traiectorii rectilinii sau curbe, in pamanturi
coezive sau necoezive.
In Capitolul 3.3 se analizeaza comportarea retelelor de canalizare la actiunile
din exploatarea normala si comportarea structurilor ingropate la actiunea seismica.
In exploatarea normala acest gen de structuri sunt solicitate la o serie de actiuni
statice ca: greutatea proprie, presiunea verticala a pamantului, impingerea activa a
pamantului, presiunea hidrostatica precum si actiuni cu caracter dinamic provenite din
circulatia mijloacelor de transport sau in cazul in care se pompeaza din presiunea
hidrodinamica rezultata ca urmare a modificarii bruste sau foarte rapide a regimului
de curgere al apei. Comportarea structurii la actiunile din exploatarea normala este
influentata in principal de modul de interactiune al structurii cu patul de fundare si
pamantul de umplutura.
Datele privind comportarea lucrarilor subterane arata ca la cutremure cu
intensitate mare structurile acestora au suferit avarii serioase si diferentiate in functie
de adancimea de ingropare, dat fiind faptul ca la adancimi relativ reduse nu se produc
modificari sensibile ale parametrilor undelor seismice, in timp ce odata cu cresterea
adancimii de ingropare are loc o reducere a principalilor parametri de intensitate a
cutremurelor (deplasari, viteze si acceleratii ale particulelor de pamant). Avariile
lucrarilor subterane sunt provocate de un complex de fenomene fizice care insotesc
miscarea seismica, ca: desprinderi, ruperi, lunecari, prabusiri in masivul de pamant,
dar si de modificarea starii de eforturi si deformatii in masiv precum si de
distorsiunile care apar in campul acestora, determinate de prezenta lucrarilor
subterane.
Problemele comportarii retelelor de canalizare urbane la actiunea apelor uzate
(amestec de ape uzate menajere si ape uzate industriale partial epurate) sunt abordate
in Capitolul 4. Efectele apelor uzate sunt complexe si agravate de o serie de factori
care in sinteza pot fi definiti in urmatoarele:
conceptul constructiv al retelelor de canalizare a fost total deficitar:
executie din tuburi de beton simplu prefabricate cu rosturi la 1.0 m; in
putine cazuri colectoarele principale si generale au fost protejate luand in
consideratie dilutia;
dezvoltarea industriala pana in 1989 a avut ca obiect fundamental
productia fara analiza factorilor de mediu; practic toate statiile de pre-
epurare ale agentilor economici sunt deficitare;
nu a existat si nu s-a aplicat conceptul de risc in filosofia retelelor de
canalizare; exploatarea si intretinerea retelelor de canalizare s-a efectuat
cu dificultati, lipsa de utilaje, materiale si specialisti;
Capitolul 7. Concluzii
218
s-a considerat totdeauna ca apele uzate urbane nu sunt agresive.
Sunt analizate pe baza datelor din literatura si a unor cercetari efectuate "in
situ" influenta apelor uzate descarcate de catre diferiti agenti economici asupra
colectoarelor existente din reteaua de canalizare, deoarece acesta influenta este in
directa concordanta cu durata de viata a colectorului.
In Capitolul 5 este abordata problema reabilitarii retelelor de canalizare prin
metode moderne. Sunt definte criterii pentru stabilirea momentului si modului de
reabilitare, astfel:
Criterii generale de performanta:
- Capacitate redusa de transport;
- Consum de enegie cu mult peste cel proiectat;
- Restrictii de constructie pe calea de rurale, pentru trafic;
- Intretinerea si exploatare;
- Materiale disponibile;
- Posibilitatea de dezvoltare in viitor.
Conditii de performanta:
- Performanta hidraulica;
- Impact asupra mediului.
La reabilitarea retelei de canalizare modul de analiza al sistemului depinde de
dimensiunea problemei:
- reabilitare limitata; de regula o parte din retea sau numai unele colectoare
sunt deteriorate ca structura sau ca mod de functionare (capacitate de
transport depasita – punere sub presiune);
- reabilitare de mari dimensiuni, ce poate cuprinde toata reteaua si care
poate fi numita si retehnologizare a retelei; aceasta se face de regula la
depasirea duratei normate de lucru a retelei.
Trebuie decis daca sistemul constructiv existent este bun sau daca acesta poate
fi consolidat la o limita de siguranta comparabila cu o lucrare noua. Pentru adoptarea
solutiei trebuie tinut seama si de alte elemente importante:
- cum poate functiona sistemul pe perioada reabilitarii si cat de complicata
este solutia provizorie;
- cat dureaza reabilitarea; solutia cu durata minima de reabilitare este de
preferat;
Capitolul 7. Concluzii
219
- daca tehnologia de reabilitare disponibila este si rationala / rentabila
pentru folosirea ei la dimensiunea reala a lucrarii.
Capitolul 5 prezinta detaliat metodele de reabilitare actuale, aplicabilitatea si
limitarile fiecarei metoda analizate.
Capitolul 6 prezinta un studiu de caz cu aplicarea metodologiei de executare a
lucrarilor de reabilitare prin camasuire interioara pentru reabilitarea conductei de
evacuare SE – emisar din cadrul SE Focsani, cu lungime totala de 2.297 m.
Sunt detaliati toti pasii care au condus la alegerea metodei de reabilitare,
deoarece cel mai important pas in adoptarea metodei de reabilitare pentru o retea de
conducte il constituie selectarea metodei de reabilitare, astfel incat aceasta sa fie cea
mai potrivita situatiei date, cea mai eficienta din punct de vedere tehnico-economic si
cea mai sigura.
Alegerea solutiei de reabilitare se poate face numai pe baza cunoasterii in
detaliu a sistemului existent. O solutie de reabilitare este unica pentru o situatie data,
nu exista o solutie general valabila in toate situatiile aparute in practica. Uneori solutia
optima din punct de vedere tehnico-economic consta in aplicarea unei combinatii de
metode de reabilitare.
Criteriile de alegere a metodei de reabilitare fara sapatura implica principalele 2
aspecte:
evaluarea conditiilor specifice ale conductelor, inclusiv gradul de deteriorare
si identificarea principalelor probleme generate;
alegerea unei metode adecvate de reabilitare fara sapatura.
Pentru alegerea metodei de reabilitare este necesara cunoasterea in detaliu a
conditiilor conductei la interior (grad de corodare, depozite, fisuri, neliniaritati in
aliniament, sedimentari, imbinari defectuoase, etc.) si de asemenea conditiile solului
in jurul conductei.
Pentru fiecare situatie in parte trebuie evaluate elementele specifice ale
conductei respective: tipul de curgere, caracteristicile fluidului transportat, zona de
amplasare, curbe, pante, adancimi de ingropare, lungimi tronsoane, diametre, debite
vehiculate, etc. Evaluarea corecta a defectelor este fundamentala in alegerea celei mai
bune metode de reabilitare. De asemenea este important sa se estimeze o rata de
deteriorare a conducte, asfel incat sa poata fi prezisa aparitia unei avarii a conductei.
Programul de reabilitare prin metoda fara sapatura poate fi sintetizat in 4 etape:
planificarea initiala;
evaluarea integritatii conductei;
Capitolul 7. Concluzii
220
analiza solutiilor de reabilitare;
implementare si monitorizare.
Sunt definite principalele criterii dupa care se alege metoda de reabilitare
optima:
alegerea metodei de reabilitare pe baza conditiilor existente ale conductei;
alegerea metodei de reabilitare pe baza conditiilor specifice ale
amplasamentului si ale proiectului;
alegerea metodei de reabilitare in 6 pasi;
Procesul de decizie cu privire la oportunitatea alegerii unei metode specifice de
reabilitare este o problema complexa, care trebuie analizata din mai multe
perspective, iar pe langa factorii deja mentionati anterior sunt necesare analize cost-
beneficiu, analize ale costurilor pe durata de viata, precum si analiza obiectivelor pe
termen mediu si lung ale conductei, pentru atingerea tuturor obiectivelor dorite.
Este necesar ca in evaluare sa fie considerate toate tehnologiile disponibile, de
aceea, tinand cont de viteza cu care acest domeniu se modifica este necesar ca sa se
mentina un permanent contact cu ultimele tehnologii dezvoltate si ultimele
perfectionari ale tehnologiilor existente.
Selectarea procesului de reabilitare a conductelor fara sapatura, pentru cazul
practic, a urmarit metodologia expusa anterior de selectie in 6 pasi. Astfel, au fost
urmarite procedurile de prezentate succint in cele ce urmeaza:
s-a realizat o evaluare a conditiilor conductei existente;
s-au trecut in revista toate metodele de reabilitare fara sapatura ce pot fi
aplicate, disponibile la noi in tara, ce se incadreaza intr-un interval rezonabil
din punct de vedere financiar; in aceasta situatie a existat din start o limitare
data de marimea bugetului disponibil pentru realizarea lucrarii, ceea ce
implica din start o selectare a metodelor de reabilitare; din acest motiv,
importul si implementarea de tehnologie din tarile avansate a fost eliminat
din start;
s-au analizat restrictiile specifice fiecarei metode identificate ca aplicabila si
s-au selectat metode compatibile cu conditiile specifice ale proiectului;
s-au stabilit pentru fiecare metoda limitele intervalului de costuri asociate cu
implementarea metodei respective;
s-au determinat principalele metode candidate si s-au identificat
antreprenorii ce pot asigura si implementa tehnologiile de reabilitare
selectate;
Capitolul 7. Concluzii
221
s-au contactat antreprenorii pentru detalii suplimentare si s-a trecut la studiul
in detaliu a modului de implementare si tuturor conditiilor tipice ce trebuie
respectate la implementare;
s-a stabilit solutia de reabilitare optima tehnico-economic in sitautia
concreta din teren;
s-a trecut la intocmirea de detaliu a proiectului de reabilitare si asigurarea
tuturor elementelor necesare pentru implementarea metodei de reabilitare
aleasa.
In vederea reabilitarii starii interioare a conductei existente s-a propus refacerea
prin camasuire a conductei pe toata lungimea tronsonului, in final rezultand o
conducta camasuita avand caracteristicile hidraulice ale celei initiale.
Aplicarea practica a procesului de reabilitare prin metoda camasuirii interioare
este prezentata detaliat pe fiecare faza de executie in Capitolul 6.3. Sunt descrise toate
lucarile executate in cadrul studiului de caz, de la inceputul proiectului si pana la
finalizarea acestuia:
lucrari pregatitoare pentru conducta: curatirea, inspectia video, calibrarea
conductelor, tronsonarea conductei ce se reabiliteaza si asigurarea spatiului
de lucru necesar;
pregatirea adezivului poliesteric si a tubului flexibil;
montarea tubului flexibil in interiorul conductei vechi prin procedeul de
camasuire interioara;
lucrari finale: adaptarea tubului interior la panta caminului, redeschiderea
ramificatiilor si a racordurilor, curatirea finala.
Sunt descrise caracteristicile materialelor utilizate si proprietatile conductei
reabilitate.
Se evidentiaza principalele avantaje ale procedeului de camasuire interioara
comparativ cu alte metode de reabilitare, pentru situatia data din teren. Dintre acestea
s-au mentionat:
Nu genereaza cheltuieli sociale (blocaje, praf, starzi murdare, etc.).
Durata de executie scurta (cca. 1 pana la 2 zile pentru un tronson de
conducta).
Prejudicii minime aduse consumatorilor racordati la conductele care se
reabiliteaza.
Etanseitate totala garantata.
Capitolul 7. Concluzii
222
Protectie anticoroziva interioara integrala.
Spatiu necesar redus pentru organizarea de santier si pentru eventualele
lucrari de sapatura necesare, lucrarile subterane nefiind necesare.
Aplicarea metodei nu depinde decat in mica masura de materialul de
executie si de forma sectiunii transversale a conductei.
Schimbarile de directie, curbele si deformatiile conductei nu influenteaza
procedeul tehnologic.
Metoda se preteaza la existenta ramificatiile laterale.
Functie de grosimea aleasa a peretelui tubului interior, se reface si portanta
statica a trosonului reabilitat.
Metoda adaptabila diferitelor solicitari prin alegerea adecvata a rasinii.
Nivelul cheltuielilor se situeaza la o valoare acceptabila, apropiat de cel al
lucrarilor de refacere obisnuite, pentru cazul colectoarelor analizate.
Traseu de conducte continuu fara mufe avand rugozitate redusa.
Formarea depunerilor in conducta reabilitata este minimizata.
Reducerea diametrului interior al conductei initiale nu afecteaza debitele
transportate, din contra, caracteristicile tubului flexibil duc la o usoara
crestere a capacitatii de transport hidraulic.
7.2 Elemente originale ale lucrarii
In lucrare se realizeaza o sinteza detailata a metodelor de calcul utilizate
actualmente pentru retele de colectarea a apelor uzate, cu punctarea restrictiilor in
dimensionare si executie.
Se realizeaza o sinteza documentara la zi privind metodele fara sapatura
deschisa si in special se abordeaza problema exterm de importanta a selectarii metodei
de reabilitare, astfel incat aceasta sa fie cea mai potrivita situatiei date, cea mai
eficienta din punct de vedere tehnico-economic si cea mai sigura in ceea ce priveste
implementare.
In capitol 6 se prezinta un studiu de caz in care se analizeaza aplicarea metodei
de reabilitare cu camsuire interioara, prin camasuire cu tub flexibil, de la inceputul
procesului de selectare a metodei de reabilitare pana la implementarea fizica a
acesteia.
Capitolul 7. Concluzii
223
Sunt analizate caracteristicile tuturor elementelor care intervin in procesul de
alegere si conduc la alegerea unei metode specifice de reabilitare. Analiza de selectare
a metodei de reabilitare pentru situatia concreta din teren releva avantajele utilizarii
metodei de reabilitare prin camasuire interioara a conductelor din mediul urban in
raport cu montajul in transee deschisa.
Teza are caracter aplicativ si se constituie intr-un ghid de proiectare tehnologica
a lucrarilor de alegere si implementare a metodei de reabilitare a conductelor de
canalizare fara sapatura deschisa, metoda de reabilitare cu camasuire interioara.
7.3 Dezvoltari viitoare
Deficientele retelelor de canalizare existente in cele mai multe cazuri sunt
generate de:
o executie din tuburi de beton simplu (l=1 m) imbinate cu cep si buza, in
general neetanse; aceasta conduce la exfiltratii de ape uzate in mediu
subteran si infiltratii (sistem drenaj) acolo unde reteaua este pozata in apa
subterana;
o lipsa in totalitate privitor la controlul calitatii apelor uzate descarcate in
reteaua publica de canalizare; studii si cercetari efectuate "in situ" au pus in
evidenta efectul distructiv al apelor uzate asupra materialului retelei de
canalizare.
Intretinerea retelelor de canalizare implica un ansamblu de masuri preventive si
curative necesare care sa asigure ca reteaua este mentinuta in conditiile care-i pot
permite sa-si indeplineasca functiunile sale in mod satisfacator. Masurile includ:
repararea locala sau inlocuirea colectoarelor deteriorate sau a altor structuri;
eliminarea depunerilor, a obturarilor pentru restabilirea capacitatii hidraulice;
intretinerea instalatiilor mecanice.
O exploatare si o intretinere optima a retelei de canalizare necesita: planificare,
cai de acces, personal suficient si competent, o stabilire clara a responsabilitatilor,
echipament adecvat, cunoasterea retelei si a elementelor sale functionale, a
utilizatorilor racordati, banci de date si studii adecvate.
Constrangerile tot mai mari in ceea ce priveste traficul, conditiile de amplasare
in trama stradala, conditiile de sol si imposibilitatea in anumite situatii de a realiza
lucrari cu sapatura deschisa recomanda metodele fara sapatura care nu afecteaza
infrastructura existenta si care nu produc deranjamente importante caracteristice
santierelor deschise.
Capitolul 7. Concluzii
224
Puse in balanta din punct de vedere tehnico-economic, metodele fara sapatura
deschisa sunt in unele situatii mai avantajoase in raport cu sapatura deschisa. Din
acest motiv selectarea metodei de reabilitare reprezinta pasul fundamental in
rezolvarea unei probleme dificile.
Se considera ca dezvoltarea metodelor fara sapatura deschisa ca metode de
montaj ale conductelor in zone urbane dense va capata o amploare din ce in ce mai
mare, odata cu progresul tehnologic important in domeniul specific al acestor metode,
coroborat cu cresterea nivelului de aglomerare a tramei stradale.
Datele si experienta acestei lucrari pot sta la baza elaborarii unui Ghid de
proiectare tehnologica pentru lucrari de canalizare fara sapatura deschisa prin metoda
de reabilitare prin camasuire interioara.
Bibliografie
225
Bibliografie
[1] O. Luca – Hidraulica, Editura U.T.C.B., 1986.
[2] C. Mateescu – Hidraulica, Editura de Stat Didactica si Pedagogica, 1961.
[3] D. Cioc – Hidraulica, Editura Didactica si Pedagogica, 1975.
[4] SR 1846/1-2006 – Canalizări exterioare. Prescripţii de proiectare. Partea1:
Determinarea debitelor de ape uzate de canalizare.
[5] NP 133/2 – 2013 – Proiectarea, executia si exploatarea sistemelor de
alimentare cu apa si canalizare a localitatilor. Partea a II-a. Sisteme de
canalizare a localitatilor – Normativ (MDRL), Monitorul Oficial, Partea I nr.
660 din 28.10.2013.
[6] U.T.C.B., A.R.A., Worldwide Environmental Protection Services -
Managementul Apelor Meteorice Urbane - Curs de perfectionare profesionala
post – universitara CONSPRESS 2003, ISBN 973-8165-40-7.
[7] Drobot, R. Serban P. – Aplicatii de hidrologie si gospodarirea apelor, Editura
H.G.A., 1999.
[8] R. Bourier – Les reseaux d'assainissement – TEC & DOC, Lavoisiser, 1991.
[9] Nix, S.J. – Urban Stormwater Modelling and Simulation, CRC Press, Inc., Boca
Raton, Florida, 1994.
[10] V.A. Stanescu – Hidrologie urbana – Editura Didactica si Pedagogica –
Bucuresti, 1995.
[11] Bentley SewerGEMS V8 XM Edition – User’s Guide, 2013.
[12] SR 1846/2-2006 - Determinarea debitelor de apă meteorică evacuată prin
canalizare.
[13] M. Negulescu – Canalizari – Editura didactica si pedagogica, Bucuresti, 1978.
[14] E. Biltz – Proiectarea Canalizarilor – Editura Tehnica Bucuresti, 1970.
[15] Angelescu, M. - Retele edilitare urbane - Editura Didactica si Pedagogica,
Bucuresti, 1996
[16] Drilling Contractors Association, Aachen (DCA-Europe) – DCA Technical
Guidelines – information and recomandations for the planning, construction
and documentation of HDD – projects. 2nd edition, February 2001.
[17] Dietrich Stein – Trenchless Technology for Installation of Cables and Pipelines,
Stein& Partner, Bochum, Germany, ISBN 3-00-014955-4.
Bibliografie
226
[18] Dumitrel Furiş, Mircea Eugen Teodorescu, Lucian Sorohan - Calculul
structurilor pentru transportul apei - Bucureşti : Conspress, 2005, ISBN 973-
7797-65-5.
[19] V. Moldovan – Durabilitatea betonului – Editura Tehnica, 1982.
[20] M. Negulescu si colab. – Epurarea apelor uzate industriale, vol I + II, Editura
Tehnica, Bucuresti – 1989.
[21] R. Letourneux – Bacteriogenic corrosion of concrete – Central Laboratory,
Lafarge Aluminates – France, 2002.
[22] NTPA – 002/2002 M.O. nr. 187/ 20 martie 2002 - Normativ privind conditiile
de evacuare a apelor uzate in retelele de canalizare ale localitatilor si direct in
statiile de epurare.
[23] NTPA – 001/2002 M.O. Nr.187/20 martie 2002 - Normativ tehnic privind
stabilirea limitelor de incarcare cu poluanti a apelor uzate industriale si
orasenesti la evacuarea in receptori naturali.
[24] UTCB, Catedra ISPA - Efectele impurificatorilor industriali asupra reţelelor
de canalizare şi a proceselor de epurare - Contract UTCB nr. 272 / 10.09.2003
[25] M. Sandu – Recomandări pentru calcul tarifelor suplimentare pentru
nerespectarea condiţiilor de descărcare a apelor uzate în reţeaua de canalizare,
ExpoApa, 19-21 mai 2004, CTS-ARA, 2004.
[26] Isley D.T. and M. Najafi – Trenchless Pipe Renewal – The National Utility
Contractors Association (NUCA), Arlington, Va., 1995).
[27] Scandinavian Society for Trenchless Technology (SSTT) – No-Dig Handbook,
Copenhagen, Denmark, 2002.
[28] Statewide Urban Design and Specifications (SUDAS) – Design Manual – Ames,
Iowa, 2004.
[29] North American Grout Marketing Association – Guide to Successful Chemical
Grouting, Brentwood, Tn.
[30] Australian Society for Trenchless Technology, ASTT-ISTT, Trenchless
Technology Guidelines: Sliplining, 2004.
[31] SEKISUI SPR GROUP, 2013, http://www.sekisuispr.com/technology/gravity-
solutions/spr.
[32] Meinolf, R. – New developments in trenchless lateral connection, Proceedings
of 18th International Conference ISTT No-Dig 2000, Perth, Australia, October 15-
19, 2000, ASTT, Perth, Australia.
Bibliografie
227
[33] Kramer, S. R., McDonald, W.J. and Thomson J.C. – An Introduction in
Trenchless Technology, Van Nostrand Reinhold, New York, 1992.
[34] Brahler, C. – How to use pipe bursting effectively, Proceedings of UCT 2000
Conference, Huston, Tex., January 25-27, 2000.
[35] Glynn, J. and Simonds, W. – Multiple diameter pipe bursting: Is it the right
sewer rehabilitation solution for your project, Proceedings of NASTT No-Dig
2000, Anaheim, Ca., April 9-12, 2000.
[36] BS EN 12889:2000 – Trenchless construction and testing of drains and sewers,
2000.
[37] Najafi, M. – Overview of pipeline renewal methods, Proceedings of Trenchless
Pipeline Renewal Design and Construction '99, Kansas, Missouri, November 1-
2, 1999.
[38] Colectiv prof.univ.dr.ing. M. Sandu – Canalizari si epurarea apelor uzate,
Bucuresti, 2003.
[39] MTCT – Ghid de proiectare, executie si exploatare a lucrarilor de alimentare
cu apa si canalizare in mediul rural, 2004.
[40] Bent, C., Lowe, M., Griffiths, C – Evolution of guidance systems for tunneling.
Tunnels & Tunneling International, Issue 7, pp 40 – 43, 1999.
[41] Kanaby, K. M. – Metode si tehnologii moderne de executie a retelelor de
canalizare, Teza de doctorat, 2010.
[42] Maidl, B., Schmid, L., Ritz, W., Herrenknecht, M., - Tunel boring machines in
hard rock, Verlag Ernst & Sohn, Berlin, 2003.
[43] Lamzo Lining Services – Engineering Manual for Rehabilitation of Cured in
Place Pipe, 2004.
[44] Guice, L. K. and Li J. Y. – Buckling models and influencing factors for pipe
renewal design, Design Theory Workshop, North American No-Dig '94,
Conference Proceedings, NASTT, Dallas, Tex., 1994.
[45] Delleur, J. V. – Sewerage Rehabilitation, Hydroinformatics Tools, NATO ASI
Series. Kluwer Academic Publisher, Dordrecht, 1998.
[46] Milligan, G., Norris, P. – Pipe jacking research results and recomandation, Pipe
Jacking Association, 1994.
[47] Drilling Contractors Association, Aachen (DCA-Europe) – DCA Technical
Guidelines – information and recomandations for the planning, construction
and documentation of HDD – projects, 2nd Edition, February 2001
Bibliografie
228
[48] Najafi M., Gokhale S. – Trenchless Technology – Pipeline and Utility Design,
Construction and Renewal, McGraw Hill, ISBN 0-07-142266-8, 2005.
[49] Boyce, G.M. and Bried E.M. – Benefit-cost analysis of microtunneling in urban
area, Proceedings of No-Dig 1994, Dallas, Tx., 1994.
[50] Boyce, G.M. and Bried E.M. – Estimating the cost social savings of trenchless
technique, Proceedings of No-Dig 1994, Dallas, Tx., 1994.
[51] FHA – Manual for Controlling and Reducing the Frequency of Pavement Utility
Cuts, Federal Highway Administration, Washington DC, 2002.
[52] Hughes D.M. – Assessing to Future: Water Utility Infrastructure Management,
American Waterworks Association, Denver, Colorado, 2002.
[53] Sterling, R.L. – Indirect Cost of Utility Placement and Repair Beneath Streets,
Final Report, Underground Space Center, University of Minnesota, March 1994,
Minneapolis, 1994.
[54] Vickridge, I., Ling, D.J., Read, G.F. – Evaluating the social costs and setting the
changes for road space occupation, Proceedings of ISTT No-Dig 92, April 5-8,
Washington DC, 1992.
[55] Association of Metropolitan Sewerage Agencies – Managing Public
Infrastructure Assets to Minimize Costs and Maximize Performance,
Washington DC, 2004.
[56] Chi Yuan F. – Sewer Sediment and Control: A Management Practice Reference
Guide, EPA, Edison, N.J., 2004.
[57] Gokhale, S. and Hastak, M. – Automated assessment technologies for sanitary
sewer evaluation, Proceedings of ASCE New Pipeline Technologies, Security
and Safety Conference, Baltimore, Md., 2003.
[58] Liu, H. – Pipeline Engineering, CRC Press, New York, 2003.
[59] Water Environment Research Foundation – New pipes for old: A study of recent
advances in sewer pipe materials and technology, Project 97-CTS-3, Final
Report, Alexandria, Va., 2000.
[60] CALA Romania – Tehnologii No-Dig: Reabilitari de conducte prin camasuire,
Inspectie si diagnosticare stare conducte, Curatiri de conducte cu presiune de
apa, Sancraiu de Mures, jud. Mures, 2013.
[61] Lanzo Lining Servicies – Engineering Design Manual for Renewal of Cured in
Place Pipe, Company Manual, 2004.
[62] Rain, O., Pichler, K. – Metodologia de executare a lucrarilor de reabilitare prin
camasuire (CIPP) a conductelor de canalizare, RABMER Romania, 2012.
Bibliografie
229
[63] RABMER Romania – Metodologia de instalare liner, RABMER Romania,
2012.
[64] Rain, O., Pichler, K. – Proceduri tehnice de executie reabilitare prin camasuire
(CIPP) a conductelor de canalizare, RABMER Romania, 2012.
Top Related